1. အမျိုးအစားခွဲခြားခြင်း။FiberAအသံချဲ့စက်များ
optical amplifier အမျိုးအစားသုံးမျိုးရှိသည်။
(1) Semiconductor Optical Amplifier (SOA၊ Semiconductor Optical Amplifier);
(၂) ရှားပါးသောမြေကြီးဒြပ်စင်များ (erbium Er၊ thulium Tm၊ praseodymium Pr၊ rubidium Nd စသည်ဖြင့်)၊ အဓိကအားဖြင့် erbium-doped ဖိုက်ဘာအမ်ပလီယာ (EDFA) တို့အပြင် thulium-doped fiber amplifiers (TDFA) နှင့် praseodymium-doped fiber amplifiers (PDFA) စသည်တို့။
(၃) Nonlinear ဖိုင်ဘာအမ်ပလီယာများ၊ အဓိကအားဖြင့် ဖိုက်ဘာ Raman amplifiers (FRA၊ Fiber Raman Amplifier)။ဤ optical amplifier များ၏ အဓိက စွမ်းဆောင်ရည် နှိုင်းယှဉ်ချက်ကို ဇယားတွင် ပြထားသည်။
EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)
ရှားပါးမြေကြီးဒြပ်စင်များ (ဥပမာ Nd၊ Er၊ Pr၊ Tm စသည်ဖြင့်) ဖြင့် quartz ဖိုင်ဘာကို doping ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် အဆင့်ပေါင်းများစွာ လေဆာစနစ်အား ဖွဲ့စည်းနိုင်ပြီး input signal light သည် pump light ၏ လုပ်ဆောင်မှုအောက်တွင် တိုက်ရိုက် ချဲ့ထားသည်။သင့်လျော်သော တုံ့ပြန်ချက်ပေးပြီးနောက်၊ ဖိုက်ဘာလေဆာကို ဖွဲ့စည်းသည်။Nd-doped fiber amplifier ၏ အလုပ်လုပ်ဆောင်မှု လှိုင်းအလျားမှာ 1060nm နှင့် 1330nm ဖြစ်ပြီး၊ fiber optic ဆက်သွယ်မှု၏ အကောင်းဆုံး sink port နှင့် အခြားသော အကြောင်းများကြောင့် ၎င်း၏ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနှင့် အသုံးချမှုကို ကန့်သတ်ထားပါသည်။EDFA နှင့် PDFA တို့၏ လည်ပတ်နေသော လှိုင်းအလျားများသည် အနိမ့်ဆုံးဆုံးရှုံးမှု (1550nm) နှင့် အလင်းလှိုင်းအလျား (1300nm) ၏ အနိမ့်ဆုံး လှိုင်းအလျား (1300nm) ၏ ပြတင်းပေါက်တွင် အသီးသီးရှိပြီး TDFA သည် optical fiber ဆက်သွယ်ရေးစနစ် အသုံးချမှုအတွက် အလွန်သင့်လျော်သော S-band တွင် လုပ်ဆောင်ပါသည်။ .အထူးသဖြင့် အလျင်မြန်ဆုံး ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုဖြစ်သည့် EDFA သည် လက်တွေ့ကျသည်။
ဟိPEDFA ၏ နိယာမ
EDFA ၏ အခြေခံဖွဲ့စည်းပုံအား ပုံ 1(က) တွင် ပြထားသည်၊ အဓိကအားဖြင့် တက်ကြွသောအလတ်စားတစ်ခု (erbium-doped silica fiber ဆယ်ဂဏန်းခန့်ရှည်သော၊ core diameter 3-5 microns နှင့် doping concentration (25) -1000)x10-6)၊ ပန့်အလင်းရင်းမြစ် (990 သို့မဟုတ် 1480nm LD)၊ optical coupler နှင့် optical isolator။အချက်ပြအလင်းနှင့် ပန့်အလင်းသည် တူညီသောဦးတည်ချက် (လမ်းကြောင်းအတိုင်းစုပ်ယူခြင်း)၊ ဆန့်ကျင်ဘက်လမ်းကြောင်းများ (ပြောင်းပြန်စုပ်ထုတ်ခြင်း) သို့မဟုတ် erbium ဖိုက်ဘာရှိ လမ်းကြောင်းနှစ်ခုလုံး (bidirectional pumping) တွင် ပျံ့နှံ့နိုင်သည်။အချက်ပြအလင်းနှင့် ပန့်အလင်းကို erbium ဖိုက်ဘာထဲသို့ တစ်ချိန်တည်း ထိုးသွင်းသောအခါ၊ ပန့်အလင်း၏ လုပ်ဆောင်မှုအောက်တွင် erbium အိုင်းယွန်းများသည် မြင့်မားသောစွမ်းအင်အဆင့်သို့ စိတ်လှုပ်ရှားသွားသည် (ပုံ 1 (ခ)၊ အဆင့်သုံးစနစ်)၊ လျင်မြန်စွာ ဆွေးမြေ့ပျက်စီးသွားကာ အဖြစ်အပျက်အချက်ပြမီး၏ လုပ်ဆောင်မှုအောက်တွင် မြေပြင်အခြေအနေသို့ ပြန်လည်ရောက်ရှိသောအခါ၊ ၎င်းသည် အချက်ပြအလင်းရောင်နှင့် သက်ဆိုင်သော ဖိုတွန်ကို ထုတ်လွှတ်ကာ အချက်ပြမှုကို ချဲ့ထွင်စေသည်။ပုံ 1 (ဂ) သည် ကြီးမားသော bandwidth (20-40nm အထိ) နှင့် 1530nm နှင့် 1550nm အသီးသီးရှိသော အထွတ်အထိပ်နှစ်ခုဖြစ်သော ၎င်း၏ ချဲ့ထွင်ထားသော အလိုအလျောက်ထုတ်လွှတ်မှု (ASE) spectrum ဖြစ်သည်။
EDFA ၏ အဓိကအားသာချက်များမှာ အမြတ်မြင့်မားခြင်း၊ ကြီးမားသော bandwidth၊ အထွက်ပါဝါမြင့်မားခြင်း၊ မြင့်မားသော pump ထိရောက်မှု၊ ထည့်သွင်းမှုနည်းခြင်း နှင့် polarization အခြေအနေအတွက် အာရုံမခံနိုင်မှုတို့ဖြစ်သည်။
2. Fiber Optical Amplifiers ပြဿနာများ
optical amplifier (အထူးသဖြင့် EDFA) တွင် ထူးထူးခြားခြား အားသာချက်များစွာရှိသော်လည်း ၎င်းသည် စံပြအသံချဲ့စက်မဟုတ်ပါ။signal ၏ SNR ကို လျှော့ချပေးသည့် အပိုဆူညံသံများအပြင်၊ ကဲ့သို့သော အခြားသော ချို့ယွင်းချက်များလည်း ရှိသေးသည်။
- အသံချဲ့စက်အတွင်း ဘန်းဝဒ်အတွင်း ရရှိသည့် ရောင်စဉ်မညီညာမှုသည် လိုင်းပေါင်းစုံ အသံချဲ့စက်စွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် သက်ရောက်မှုရှိသည်။
- optical amplifier များကို ခွဲထားသောအခါ၊ ASE ဆူညံသံ၊ ဖိုက်ဘာပြန့်ကျဲမှုနှင့် လိုင်းမဟုတ်သောသက်ရောက်မှုများ စုပုံလာလိမ့်မည်။
ဤပြဿနာများကို အပလီကေးရှင်းနှင့် စနစ်ဒီဇိုင်းတွင် ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည်ဖြစ်သည်။
3. Optical Fiber Communication System တွင် Optical Amplifier ကို အသုံးပြုခြင်း။
optical fiber ဆက်သွယ်ရေးစနစ်တွင်၊Fiber Optical အသံချဲ့စက်transmitter ၏ power boost amplifier အဖြစ်သာမက receiver ၏ preamplifier အဖြစ်လည်း အသုံးပြုနိုင်ပြီး transmission ကို သက်တမ်းတိုးရန်အတွက် သမားရိုးကျ optical-electrical-optical repeater ကိုလည်း အစားထိုးအသုံးပြုနိုင်ပါသည်။ အကွာအဝေးနှင့် all-optical ဆက်သွယ်မှုကိုနားလည်သဘောပေါက်ပါ။
optical fiber ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များတွင်၊ ထုတ်လွှင့်မှုအကွာအဝေးကို ကန့်သတ်သည့် အဓိကအချက်များမှာ optical fiber များ ဆုံးရှုံးခြင်းနှင့် ကွဲကွာခြင်းပင်ဖြစ်သည်။ကျဉ်းမြောင်းသော ရောင်စဉ် အလင်းရင်းမြစ်ကို အသုံးပြု၍ သို့မဟုတ် သုည-ပျံ့လွင့်မှု လှိုင်းအလျားအနီးတွင် အလုပ်လုပ်သော ဖိုက်ဘာပြန့်ကျဲမှု၏ လွှမ်းမိုးမှုမှာ သေးငယ်သည်။ဤစနစ်သည် relay station တစ်ခုစီတွင် ပြီးပြည့်စုံသော signal timing regeneration (3R relay) ကို လုပ်ဆောင်ရန် မလိုအပ်ပါ။optical amplifier (1R relay) ဖြင့် optical signal ကို တိုက်ရိုက်ချဲ့ရန် လုံလောက်ပါသည်။Optical amplifier များကို တာဝေးပင်စည်စနစ်များတွင်သာမက လိုင်းများစွာကို တစ်ပြိုင်နက်ချဲ့ထွင်ရန်၊ အထူးသဖြင့် WDM စနစ်များတွင် optical fiber ဖြန့်ဖြူးရေးကွန်ရက်များတွင်လည်း အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။
1) Trunk Optical Fiber Communication Systems တွင် Optical Amplifier များကို အသုံးချခြင်း။
ပုံ 2 သည် ပင်စည် optical fiber ဆက်သွယ်ရေးစနစ်ရှိ optical amplifier ၏ အသုံးချပုံ၏ schematic diagram တစ်ခုဖြစ်သည်။(က) optical amplifier ကို transmitter ၏ power boost amplifier အဖြစ် အသုံးပြုပြီး relay မဟုတ်သော အကွာအဝေးကို နှစ်ဆတိုးစေရန် receiver ၏ preamplifier ကို ပုံတွင်ပြသထားသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ EDFA၊ စနစ်ဂီယာကိုလက်ခံခြင်း။ အကွာအဝေး 1.8Gb/s သည် 120km မှ 250km သို့ 400km သို့ပင် တိုးလာသည်။ပုံ 2 (ခ)-(ဃ) သည် multi-relay စနစ်များတွင် optical amplifiers များကို အသုံးချခြင်း၊ပုံ (ခ) သည် ရိုးရာ 3R relay မုဒ်ဖြစ်သည်။ပုံ (ဂ) သည် 3R ထပ်တလဲလဲများနှင့် optical amplifier များ၏ ရောစပ်ထားသော relay မုဒ်ဖြစ်သည်။ပုံ 2 (ဃ) ၎င်းသည် all-optical relay mode တစ်ခုဖြစ်သည်။all-optical ဆက်သွယ်မှုစနစ်တွင်၊ အချိန်နှင့်ပြန်လည်ထုတ်လုပ်သည့်ဆားကစ်များမပါဝင်သောကြောင့်၎င်းသည်အနည်းငယ်ပွင့်လင်းပြီး "အီလက်ထရွန်းနစ်ပုလင်းပါးသိုင်းမွှေး" ကန့်သတ်ချက်မရှိပါ။အစွန်းနှစ်ဖက်ရှိ ပေးပို့ခြင်းနှင့် လက်ခံသည့်ပစ္စည်းများကို အစားထိုးထားသရွေ့၊ ၎င်းသည် အနိမ့်နှုန်းမှ မြင့်မားသောနှုန်းသို့ အဆင့်မြှင့်တင်ရန် လွယ်ကူပြီး optical amplifier ကို အစားထိုးရန် မလိုအပ်ပါ။
2) Optical Fiber Distribution Network တွင် Optical Amplifier ကို အသုံးပြုခြင်း။
optical amplifiers (အထူးသဖြင့် EDFA) ၏ ပါဝါထွက်ရှိမှု မြင့်မားသော အားသာချက်များသည် broadband ဖြန့်ချီရေးကွန်ရက်များ (ဥပမာ-CATVကွန်ရက်များ)။အစဉ်အလာ CATV ကွန်ရက်သည် မီတာရာချီတိုင်း ချဲ့ထွင်ရန် လိုအပ်သည့် coaxial ကေဘယ်ကို လက်ခံထားပြီး ကွန်ရက်၏ ဝန်ဆောင်မှုအချင်းဝက်သည် 7 ကီလိုမီတာခန့်ဖြစ်သည်။optical amplifiers များကိုအသုံးပြုထားသော optical fiber CATV ကွန်ရက်သည် ဖြန့်ဝေအသုံးပြုသူအရေအတွက်ကို တိုးမြင့်စေရုံသာမက ကွန်ရက်လမ်းကြောင်းကိုလည်း များစွာချဲ့ထွင်နိုင်သည်။optical fiber/hybrid (HFC) ဖြန့်ဖြူးမှုသည် နှစ်ခုစလုံး၏ အားသာချက်များကို ဆွဲယူနိုင်ပြီး ပြင်းထန်သော ယှဉ်ပြိုင်နိုင်စွမ်းရှိကြောင်း မကြာသေးမီက တိုးတက်မှုများက ပြသခဲ့သည်။
ပုံ 4 သည် ရုပ်သံလိုင်း 35 လိုင်း၏ AM-VSB မော်ဂျူးအတွက် အလင်းဖိုက်ဘာဖြန့်ဖြူးရေးကွန်ရက်၏ ဥပမာတစ်ခုဖြစ်သည်။transmitter ၏အလင်းရင်းမြစ်မှာ DFB-LD ဖြစ်ပြီး လှိုင်းအလျား 1550nm နှင့် output power 3.3dBm ဖြစ်သည်။4-level EDFA ကို ပါဝါဖြန့်ဖြူးသည့် အသံချဲ့စက်အဖြစ် အသုံးပြု၍ ၎င်း၏ input power သည် -6dBm ခန့်ရှိပြီး ၎င်း၏ output power သည် 13dBm ခန့်ဖြစ်သည်။Optical လက်ခံသူ အာရုံခံနိုင်စွမ်း -9.2d Bm ။ဖြန့်ဖြူးမှုအဆင့် 4 ဆင့်ပြီးနောက်၊ အသုံးပြုသူစုစုပေါင်း 4.2 သန်းသို့ရောက်ရှိပြီး ကွန်ရက်လမ်းကြောင်းသည် ကီလိုမီတာဆယ်ဂဏန်းကျော်ရှိသည်။စမ်းသပ်မှု၏အလေးချိန်ရှိသော signal-to-noise အချိုးသည် 45dB ထက်ကြီးနေပြီး EDFA သည် CSO တွင် လျော့ကျသွားခြင်းမရှိပေ။
ပို့စ်အချိန်- ဧပြီလ ၂၃-၂၀၂၃