फाइबर अप्टिकल एम्पलीफायर

फाइबर अप्टिकल एम्पलीफायर एक प्रकारको अप्टिकल एम्पलीफायर हो जुन अप्टिकल फाइबरलाई लाभको माध्यमको रूपमा प्रयोग गर्दछ। सामान्यतया, लाभको माध्यम दुर्लभ पृथ्वी आयनहरू जस्तै erbium (EDFA, Erbium-doped फाइबर एम्पलीफायर), neodymium, ytterbium (YDFA), praseodymium र thulium संग फाइबर डोप गरिएको छ। यी सक्रिय डोपेन्टहरूलाई लेजरबाट प्रकाशद्वारा पम्प गरिन्छ (ऊर्जा प्रदान गरिन्छ), जस्तै फाइबर-कपल्ड डायोड लेजर; धेरैजसो अवस्थामा, पम्प लाइट र एम्प्लीफाइड सिग्नल लाइटले फाइबर कोरमा एकैसाथ यात्रा गर्दछ। एक सामान्य फाइबर लेजर एक रमन एम्पलीफायर हो (तलको चित्र हेर्नुहोस्)।

चित्र १: ए को योजनाबद्ध रेखाचित्रसरल erbium-doped फाइबर एम्पलीफायर। दुई लेजर डायोड (LDs) ले एर्बियम-डोपड फाइबरलाई पम्प ऊर्जा प्रदान गर्दछ, जसले 1550 एनएम वरिपरि तरंग लम्बाइमा प्रकाशलाई विस्तार गर्न सक्छ। दुई पोनीटेल-शैली फराडे आइसोलेटरहरूले ब्याक-रिफ्लेक्ड लाइटलाई अलग गर्दछ, यसरी उपकरणमा यसको प्रभाव हटाउँछ।
प्रारम्भमा, फाइबर एम्पलीफायरहरू मुख्यतया लामो दूरीको फाइबर-ओप्टिक संचारको लागि प्रयोग गरिन्थ्यो, जसमा सिग्नल लाइट आवधिक रूपमा एम्प्लीफाइड गर्न आवश्यक छ। एउटा सामान्य अवस्था भनेको एर्बियम-डोप गरिएको फाइबर लेजर प्रयोग गर्नु हो, र 1500nm स्पेक्ट्रल क्षेत्रमा सिग्नल लाइटको शक्ति मध्यम छ। पछि, फाइबर एम्पलीफायरहरू अन्य महत्त्वपूर्ण क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरियो। उच्च शक्ति फाइबर एम्पलीफायर लेजर सामग्री प्रशोधन लागि प्रयोग गरिन्छ। यो एम्पलीफायरले सामान्यतया ytterbium-doped डबल-क्लाड फाइबर प्रयोग गर्दछ, र सिग्नल लाइटको वर्णक्रमीय क्षेत्र 1030-1100nm हो। आउटपुट अप्टिकल शक्ति धेरै किलोवाट पुग्न सक्छ।
सानो मोड क्षेत्र र लामो फाइबर लम्बाइको कारण, मध्यम शक्तिको पम्प लाइटको कार्य अन्तर्गत दसौं डीबीको उच्च लाभ प्राप्त गर्न सकिन्छ, अर्थात्, उच्च लाभ दक्षता (विशेष गरी कम शक्तिको लागि) प्राप्त गर्न सकिन्छ। । उपकरण)। अधिकतम लाभ सामान्यतया ASE द्वारा सीमित छ। फाइबरसँग ठूलो सतह-देखि-भोल्युम अनुपात र स्थिर एकल-मोड प्रसारण हुन्छ, त्यसैले राम्रो उत्पादन शक्ति प्राप्त गर्न सकिन्छ, र आउटपुट प्रकाश एक विवर्तन-सीमित बीम हो, विशेष गरी डबल-क्लाड फाइबरहरू प्रयोग गर्दा। यद्यपि, उच्च शक्ति फाइबर एम्पलीफायरहरू सामान्यतया अन्तिम चरणमा धेरै उच्च लाभ हुँदैन, आंशिक रूपमा शक्ति दक्षता कारकहरूको कारण; त्यसपछि एम्पलीफायर चेन आवश्यक हुन्छ ताकि प्रीम्पले धेरैजसो लाभ प्रदान गर्दछ र अन्तिम चरणले उच्च पावर आउटपुट दिन्छ।
फाइबर एम्पलीफायरहरूको लाभ संतृप्ति अर्धचालक अप्टिकल एम्पलीफायरहरू (SOAs) भन्दा धेरै फरक छ। सानो ट्रान्जिसन क्रस सेक्शन र उच्च संतृप्ति ऊर्जाको कारण, यो सामान्यतया एर्बियम-डोपेड कम्युनिकेसन फाइबर एम्पलीफायरहरूमा धेरै दशौं mJ र ठूला मोड क्षेत्रहरू भएका ytterbium-doped एम्पलीफायरहरूमा सयौं mJ पुग्न सक्छ। त्यसकारण, धेरै ऊर्जा (कहिलेकाहीँ धेरै mJ) फाइबर एम्पलीफायरमा भण्डारण गर्न सकिन्छ र त्यसपछि छोटो पल्सद्वारा निकाल्न सकिन्छ। केवल जब उत्पादन पल्स ऊर्जा संतृप्ति ऊर्जा भन्दा उच्च छ, संतृप्ति को कारण पल्स विरूपण गम्भीर छ। यदि तपाईंले मोड-लक लेजरद्वारा उत्पादित लेजरलाई एम्प्लीफाइ गर्नुभयो भने, संतृप्ति लाभ समान शक्तिमा CW लेजरलाई एम्प्लीफाइ गर्ने समान हो।
यी संतृप्ति विशेषताहरू फाइबर अप्टिक संचारका लागि धेरै महत्त्वपूर्ण छन् किनभने कुनै पनि अन्तर-प्रतीक क्रसस्टक, जुन अर्धचालक अप्टिकल एम्पलीफायरहरूमा हुन्छ, बेवास्ता गरिन्छ।
फाइबर एम्पलीफायरहरू सामान्यतया बलियो संतृप्ति क्षेत्रमा काम गर्छन्। यस तरिकाले, अधिकतम आउटपुट प्राप्त गर्न सकिन्छ, र सिग्नल आउटपुट अप्टिकल पावरमा पम्प लाइटमा हल्का परिवर्तनको प्रभाव कम हुनेछ।
अधिकतम लाभ सामान्यतया एम्प्लीफाइड सहज उत्सर्जनमा निर्भर गर्दछ, पम्प अप्टिकल शक्ति होइन। लाभ 40dB भन्दा बढी हुँदा यो आफैं प्रकट हुन्छ। उच्च लाभ एम्पलीफायरहरूले परजीवी प्रतिबिम्बहरू हटाउन पनि आवश्यक छ, जसले परजीवी लेजर दोलनहरू उत्पन्न गर्न सक्छ र फाइबरलाई पनि क्षति पुर्‍याउन सक्छ, त्यसैले अप्टिकल आइसोलेटरहरू सामान्यतया इनपुट र आउटपुटमा थपिन्छन्।
ASE एम्पलीफायर शोर प्रदर्शन मा एक मौलिक सीमा प्रदान गर्दछ। कम-हानि चार-स्तर एम्पलीफायरहरूमा, अतिरिक्त शोर सैद्धान्तिक सीमामा पुग्न सक्छ, त्यो हो, आवाज फिगर उच्च लाभमा 3dB हो, जुन सामान्य हानिपूर्ण अर्ध-तीन-स्तर लाभ मध्यममा शोर भन्दा ठूलो छ। ASE र अतिरिक्त आवाज सामान्यतया पछाडि पम्प गरिएको लेजरहरूमा ठूलो हुन्छ।
पम्प प्रकाश स्रोतले केही आवाज पनि परिचय गराउँछ। यी आवाजहरूले प्रत्यक्ष रूपमा लाभ र संकेत उत्पादन शक्तिलाई असर गर्छ, तर कुनै प्रभाव हुँदैन जब शोर आवृत्ति माथिल्लो ऊर्जा अवस्थाको जीवनकालको उल्टो भन्दा धेरै ठूलो हुन्छ। (लेजर-सक्रिय आयनहरू ऊर्जा भण्डारण जस्तै छन्, उच्च-फ्रिक्वेन्सी पावर उतार-चढ़ावको प्रभावलाई कम गर्दछ।) पम्प पावरमा परिवर्तनहरूले पनि तापमान परिवर्तनहरू निम्त्याउँछ, जुन त्यसपछि चरण त्रुटिहरूमा अनुवाद हुन्छ।
ASE आफैलाई कम टेम्पोरल कोहेरेन्सको साथ सुपररेडियन्ट प्रकाश स्रोतको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, जुन अप्टिकल सुसंगत इमेजिङमा आवश्यक छ। एक सुपररेडियन्ट प्रकाश स्रोत एक उच्च लाभ फाइबर लेजर जस्तै छ।