एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर का सिद्धांत और संरचना

एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर एक ऑप्टिकल एम्पलीफायर है जो दुर्लभ धातु एर्बियम के साथ फाइबर ऑप्टिक डोप्ड से बना है। एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायरों आज के उच्च-गति संचार प्रणाली और तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग सिस्टम में बहुत महत्वपूर्ण उपकरण बन गए हैं, जो 1550nm विंडो में काम कर रहा है। एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर एम्पलीफायर पिछले दस वर्षों में दुनिया के सूचना क्षेत्र में ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी की एक सफलता उपलब्धि रही है। इसकी उपस्थिति ने ऑप्टिकल संचार प्रौद्योगिकी की क्रांति को जन्म दिया है। तीन प्रमुख तकनीकों का सबसे महत्वपूर्ण हिस्साएडफ़ा एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर, तरंग दैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग और फाइबर फैलाव मुआवजा तकनीक।

पिनर। एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर का सिद्धांत

जब लेजर माध्यम को उत्तेजित स्थिति में बनाने के लिए ऊर्जा के साथ आपूर्ति की जाती है, तो यह प्रकाश के उत्तेजित विकिरण की घटना का उत्पादन करेगा। यदि निरंतर उत्तेजित विकिरण के लिए शर्तों को पूरा किया जा सकता है, और इनपुट प्रकाश का उपयोग करने के लिए किया जाता है, तो मजबूत आउटपुट प्रकाश प्राप्त किया जा सकता है ताकि एक प्रवर्धक प्रभाव हो सके। एर्बियम डोप्ड फाइबर ऑप्टिक का प्रवर्धन प्रभाव एर्बियम डोप्ड फाइबर ऑप्टिक में 1550nm की तरंग दैर्ध्य के साथ सिग्नल प्रकाश के संचरण के माध्यम से उत्पन्न होता है। एर्बियम डोप्ड फाइबर ऑप्टिक में एर्बियम की ऊर्जा स्थिति का लगातार मूल्यांकन नहीं किया जा सकता है। यह केवल असतत ऊर्जा राज्यों में हो सकता है। इन ऊर्जा राज्यों को ऊर्जा का स्तर कहा जाता है। जब r3 उत्तेजित नहीं होता है, तो यह सबसे कम ऊर्जा स्तर में होता है, जो कि ग्राउंड स्टेट ई 1 है।

एर्बियम डोप्ड फाइबर ऑप्टिक में पर्याप्त रूप से मजबूत पंप प्रकाश को जमीन राज्य में ई 1 आयनों को पंप कर सकता है, और E3 में E3 आयनों को जल्दी से विकिरण के बिना मेटास्टेबल राज्य ई 2 में स्थानांतरित कर दिया जाता है। E3 आयन में मेटास्टेबल अवस्था में स्तर का लंबा जीवन समय है। निरंतर पंपिंग के कारण, e2 कणों की संख्या लगातार बढ़ जाती है, ताकि e1 और e2 कणों की संख्या उलट हो, यानी e2 में कणों की संख्या e1 से अधिक है। जब सिग्नल फोटॉन एर्बियम डोप्ड फाइबर ऑप्टिक से गुजरता है, तो यह एक उत्तेजक उत्सर्जन प्रभाव पैदा करने के लिए एर्3 आयनों के साथ बातचीत करता है। E2 में e2 संक्रमण का E1 के लिए E2 और घटना सिग्नल प्रकाश में फोटॉन उत्पन्न करता है, जिससे सिग्नल फोटॉन की संख्या बढ़ जाती है और एक प्रवर्धक प्रभाव खेल रहा है।

एर्बियम की मेटास्टेबल और ग्राउंड अवस्था में एक निश्चित चौड़ाई होती है, ताकि एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर के प्रवर्धक प्रभाव में एक निश्चित तरंग दैर्ध्य सीमा होती है, और इसका विशिष्ट मूल्य 1570 एनएम तक 1530 है। जब एर्3 आयन e2 में होता है, तो उत्तेजित विकिरण और उत्तेजित अवशोषण के अलावा, सहज विकिरण भी उत्पन्न होता है, जो ई 2 से E1 से E1 से E1 तक संक्रमण करता है, और 1550nm की तरंग दैर्ध्य के साथ एक फोटोन का उत्सर्जन करता है। यह फोटॉन सिग्नल प्रकाश से अलग है और एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर के शोर का गठन करता है। यदि एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर की इनपुट ऑप्टिकल पावर कम है, तो मजबूत स्व-उत्साहित विकिरण बहुत शोर पैदा करेगा।

--- एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर की संरचना

एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायरों में आम तौर पर पांच बुनियादी भागों होते हैं, अर्थात्, एर्बियम डोप्ड फाइबर ऑप्टिक, पंप प्रकाश स्रोत, ऑप्टिकल निष्क्रिय उपकरण, नियंत्रण इकाई और निगरानी इंटरफ़ेस. ऑप्टिकल कूपलर का कार्य सिग्नल प्रकाश और पंप प्रकाश को संयोजित करना है, जो आमतौर पर एक तरंग दैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सर द्वारा महसूस किया जाता है। ऑप्टिकल आइसोलेटर का कार्य फाइबर एम्पलीफायर के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए प्रकाश प्रतिबिंब को दबाना है। इसमें कम सम्मिलन नुकसान होना चाहिए, ध्रुवीकरण से स्वतंत्र होना चाहिए, और 40 डीबी से बेहतर अलगाव हो। ऑप्टिकल फिल्टर का कार्य सिस्टम पर सहज विकिरण द्वारा उत्पन्न शोर के प्रभाव को कम करना है। नियंत्रण इकाई वास्तविक समय में फाइबर ऑप्टिक बूस्टर एम्पलीफायर के काम को नियंत्रित करती है, और निगरानी इकाई कार्य स्थिति जानकारी प्रदान करती है।