ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કોમ્યુનિકેશનના ક્ષેત્રમાં ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સ

ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કોમ્યુનિકેશનના ક્ષેત્રમાં ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સ

An ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરએક એવું ઉપકરણ છે જે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને એમ્પ્લીફાય કરે છે. ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કોમ્યુનિકેશનના ક્ષેત્રમાં, તે મુખ્યત્વે નીચેની ભૂમિકાઓ ભજવે છે: 1. ઓપ્ટિકલ પાવરને વધારવો અને એમ્પ્લીફાય કરવો. ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટરના આગળના છેડા પર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર મૂકીને, ફાઇબરમાં પ્રવેશતી ઓપ્ટિકલ પાવર વધારી શકાય છે. 2. ઓનલાઈન રિલે એમ્પ્લીફિકેશન, ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમમાં હાલના રિપીટર્સને બદલીને; 3. પ્રી-એમ્પ્લીફિકેશન: રીસીવિંગ એન્ડ પર ફોટોડિટેક્ટર પહેલાં, નબળા પ્રકાશ સિગ્નલને રીસીવિંગ સેન્સિટિવિટી વધારવા માટે પ્રી-એમ્પ્લીફાય કરવામાં આવે છે.

હાલમાં, ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કોમ્યુનિકેશનમાં અપનાવવામાં આવતા ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સમાં મુખ્યત્વે નીચેના પ્રકારોનો સમાવેશ થાય છે: 1. સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (SOA ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર)/સેમિકન્ડક્ટર લેસર એમ્પ્લીફાયર (SLA ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર); 2. રેર અર્થ-ડોપેડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર, જેમ કે બેટ-ડોપેડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર (EDFA ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર), વગેરે. 3. નોનલાઇનર ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર્સ, જેમ કે ફાઇબર રમન એમ્પ્લીફાયર્સ, વગેરે. નીચે અનુક્રમે સંક્ષિપ્ત પરિચય છે.

૧. સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર: વિવિધ એપ્લિકેશન પરિસ્થિતિઓમાં અને વિવિધ એન્ડ ફેસ રિફ્લેક્ટન્સ સાથે, સેમિકન્ડક્ટર લેસરો વિવિધ પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર ઉત્પન્ન કરી શકે છે. જો સેમિકન્ડક્ટર લેસરનો ડ્રાઇવિંગ કરંટ તેના થ્રેશોલ્ડ કરતા ઓછો હોય, એટલે કે, કોઈ લેસર ઉત્પન્ન થતો નથી, તો આ સમયે, એક ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ એક છેડે ઇનપુટ કરવામાં આવે છે. જ્યાં સુધી આ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલની આવર્તન લેસરના સ્પેક્ટ્રલ કેન્દ્રની નજીક હોય, ત્યાં સુધી તે એમ્પ્લીફાઇડ થશે અને બીજા છેડેથી આઉટપુટ થશે. આ પ્રકારનાસેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરતેને ફેબ્રી-પેરોપ પ્રકારનું ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (FP-SLA) કહેવામાં આવે છે. જો લેસર થ્રેશોલ્ડથી ઉપર પક્ષપાતી હોય, તો એક છેડેથી નબળા સિંગલ-મોડ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ ઇનપુટ, જ્યાં સુધી આ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલની આવર્તન આ મલ્ટિમોડ લેસરના સ્પેક્ટ્રમની અંદર હોય, ત્યાં સુધી ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ એમ્પ્લીફાઇડ થશે અને ચોક્કસ મોડમાં લોક થશે. આ પ્રકારના ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરને ઇન્જેક્શન-લોક્ડ ટાઇપ એમ્પ્લીફાયર (IL-SLA) કહેવામાં આવે છે. જો સેમિકન્ડક્ટર લેસરના બે છેડા મિરર-કોટેડ હોય અથવા એન્ટિ-રિફ્લેક્શન ફિલ્મના સ્તરથી બાષ્પીભવન થાય, તો તેની ઉત્સર્જનતા ખૂબ જ નાની બને છે અને ફેબ્રી-પેરો રેઝોનન્ટ કેવિટી બનાવવામાં અસમર્થ બને છે, જ્યારે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ સક્રિય વેવગાઇડ સ્તરમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તે મુસાફરી કરતી વખતે એમ્પ્લીફાઇડ થશે. તેથી, આ પ્રકારના ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરને ટ્રાવેલિંગ વેવ ટાઇપ ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (TW-SLA) કહેવામાં આવે છે, અને તેની રચના નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવી છે. ટ્રાવેલિંગ વેવ પ્રકારના ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરની બેન્ડવિડ્થ ફેબ્રી-પેરોટ પ્રકારના એમ્પ્લીફાયર કરતા ત્રણ ક્રમની મેગ્નિટ્યુડ મોટી હોવાથી, અને તેની 3dB બેન્ડવિડ્થ 10THz સુધી પહોંચી શકે છે, તે વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝના ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોને એમ્પ્લીફાય કરી શકે છે અને તે ખૂબ જ આશાસ્પદ ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર છે.

2. બેટ-ડોપ્ડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર: તેમાં ત્રણ ભાગો હોય છે: પહેલો ભાગ ડોપ્ડ ફાઇબર છે જેની લંબાઈ ઘણા મીટરથી દસ મીટર સુધીની હોય છે. આ અશુદ્ધિઓ મુખ્યત્વે દુર્લભ પૃથ્વી આયનો છે, જે લેસર સક્રિયકરણ સામગ્રી બનાવે છે; બીજો ભાગ લેસર પંપ સ્ત્રોત છે, જે પ્રકાશના પ્રવર્ધનને પ્રાપ્ત કરવા માટે ડોપ્ડ દુર્લભ પૃથ્વી આયનોને ઉત્તેજિત કરવા માટે યોગ્ય તરંગલંબાઇની ઊર્જા પૂરી પાડે છે. ત્રીજું ભાગ કપ્લર છે, જે પંપ પ્રકાશ અને સિગ્નલ પ્રકાશને ડોપ્ડ ઓપ્ટિકલ ફાઇબર સક્રિયકરણ સામગ્રીમાં જોડવા સક્ષમ બનાવે છે. ફાઇબર એમ્પ્લીફાયરનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત સોલિડ-સ્ટેટ લેસર જેવો જ છે. તે લેસર-સક્રિયકૃત સામગ્રીની અંદર એક વિપરીત કણ સંખ્યા વિતરણ સ્થિતિનું કારણ બને છે અને ઉત્તેજિત કિરણોત્સર્ગ ઉત્પન્ન કરે છે. સ્થિર કણ સંખ્યા વ્યુત્ક્રમ વિતરણ સ્થિતિ બનાવવા માટે, ઓપ્ટિકલ સંક્રમણમાં બે કરતાં વધુ ઊર્જા સ્તરો સામેલ હોવા જોઈએ, સામાન્ય રીતે ત્રણ-સ્તર અને ચાર-સ્તર સિસ્ટમો, પંપ સ્ત્રોતમાંથી સતત ઊર્જા પુરવઠો સાથે. અસરકારક રીતે ઊર્જા પૂરી પાડવા માટે, પંપ ફોટોનની તરંગલંબાઇ લેસર ફોટોન કરતા ઓછી હોવી જોઈએ, એટલે કે, પંપ ફોટોનની ઊર્જા લેસર ફોટોન કરતા વધારે હોવી જોઈએ. વધુમાં, રેઝોનન્ટ પોલાણ હકારાત્મક પ્રતિસાદ બનાવે છે, અને આમ લેસર એમ્પ્લીફાયર બનાવી શકાય છે.

3. નોનલાઇનર ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર: નોનલાઇનર ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર અને એર્બિયમ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર બંને ફાઇબર એમ્પ્લીફાયરની શ્રેણીમાં આવે છે. જો કે, પહેલામાં ક્વાર્ટઝ ફાઇબરની નોનલાઇનર અસરનો ઉપયોગ થાય છે, જ્યારે બાદમાં સક્રિય મીડિયા પર કાર્ય કરવા માટે એર્બિયમ-ડોપેડ ક્વાર્ટઝ ફાઇબરનો ઉપયોગ થાય છે. સામાન્ય ક્વાર્ટઝ ઓપ્ટિકલ ફાઇબર યોગ્ય તરંગલંબાઇના મજબૂત પંપ લાઇટ, જેમ કે ઉત્તેજિત રમન સ્કેટરિંગ (SRS), ઉત્તેજિત બ્રિલૌઇન સ્કેટરિંગ (SBS), અને ચાર-તરંગ મિશ્રણ અસરોની ક્રિયા હેઠળ મજબૂત નોનલાઇનર અસરો ઉત્પન્ન કરશે. જ્યારે પંપ લાઇટ સાથે ઓપ્ટિકલ ફાઇબર સાથે સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ થાય છે, ત્યારે સિગ્નલ લાઇટને એમ્પ્લીફાયર કરી શકાય છે. આમ, તેઓ ફાઇબર રમન એમ્પ્લીફાયર (FRA), બ્રિલૌઇન એમ્પ્લીફાયર (FBA) અને પેરામેટ્રિક એમ્પ્લીફાયર બનાવે છે, જે બધા વિતરિત ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર છે.

સારાંશ: બધા ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સની સામાન્ય વિકાસ દિશા ઉચ્ચ લાભ, ઉચ્ચ આઉટપુટ પાવર અને ઓછો અવાજ આંકડો છે.