መርህ እና አተገባበርEDFA erbium-doped fiber amplifier
መሰረታዊው መዋቅር፡-ኢዴፋኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ፣ በዋናነት ከንቁ መካከለኛ (በደርዘን የሚቆጠሩ ሜትሮች ርዝመት ያለው ዶፔድ ኳርትዝ ፋይበር፣ ኮር ዲያሜትር 3-5 ማይክሮን፣ ዶፒንግ ክምችት (25-1000) x10-6)፣ የፓምፕ ብርሃን ምንጭ (990 ወይም 1480nm LD)፣ ኦፕቲካል ማጣበቂያ እና ኦፕቲካል ኢሶሌተር የተዋቀረ ነው። የምልክት መብራት እና የፓምፕ ብርሃን በኤርቢየም ፋይበር ውስጥ በተመሳሳይ አቅጣጫ (ኮ-ፓምፕንግ)፣ በተቃራኒ አቅጣጫ (ተገላቢጦሽ ፓምፕንግ) ወይም በሁለቱም አቅጣጫዎች (ባለሁለት አቅጣጫ ፓምፕንግ) ሊባዙ ይችላሉ። የምልክት መብራት እና የፓምፕ መብራት በተመሳሳይ ጊዜ ወደ ኤርቢየም ፋይበር ሲገቡ፣ ኤርቢየም አዮን በፓምፕ መብራት ተግባር ስር ወደ ከፍተኛ የኃይል ደረጃ (ባለ ሶስት ደረጃ ስርዓት) ይነሳሳል፣ እና ብዙም ሳይቆይ ወደ ሜታስቴብል ደረጃ ይወድቃል። በክስተቱ ምልክት ብርሃን ተግባር ስር ወደ መሬት ሁኔታ ሲመለስ፣ ከምልክት ብርሃን ጋር የሚዛመደው ፎቶን ይለቀቃል፣ ስለዚህም ምልክቱ ይጎላል። የተጨመረው ድንገተኛ የልቀት መጠን (ASE) ስፔክትረም ትልቅ የመተላለፊያ ይዘት (እስከ 20-40nm) ያለው ሲሆን በቅደም ተከተል ከ1530nm እና 1550nm ጋር የሚዛመዱ ሁለት ጫፎች አሉት።
ዋናዎቹ ጥቅሞች ከየEDFA ማጉያከፍተኛ ትርፍ፣ ትልቅ የመተላለፊያ ይዘት፣ ከፍተኛ የውጤት ኃይል፣ ከፍተኛ የፓምፕ ቅልጥፍና፣ ዝቅተኛ የማስገባት ኪሳራ እና ለፖላራይዜሽን ሁኔታዎች አለመተማመን ናቸው።
የኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ የአሠራር መርህ
የኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ (ኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ)የEDFA ኦፕቲካል ማጉያ） በዋናነት በኤርቢየም-ዶፒድ ፋይበር (ከ10-30 ሜትር ርዝመት) እና በፓምፕ የብርሃን ምንጭ የተዋቀረ ነው። የሥራ መርህ ኤርቢየም-ዶፒድ ፋይበር በፓምፕ የተገጠመለት የብርሃን ምንጭ (980nm ወይም 1480nm የሞገድ ርዝመት) ተጽዕኖ ስር የተነቃቃ ጨረር ያመነጫል፣ እና የጨረሰው ብርሃን የግቤት ብርሃን ምልክትን ከማጉላት ጋር እኩል ነው፣ እና የጨረሰው ብርሃን የግቤት ብርሃን ምልክትን ከመቀየር ጋር እኩል ነው። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የኤርቢየም-ዶፒድ ፋይበር ማጉያ ትርፍ ብዙውን ጊዜ ከ15-40db ነው፣ እና የዝውውር ርቀቱ ከ100 ኪ.ሜ በላይ ሊጨምር ይችላል። ስለዚህ፣ ሰዎች መጠየቅ አይችሉም፡- ሳይንቲስቶች የብርሃን ሞገዶችን ጥንካሬ ለመጨመር በፋይበር ማጉያ ውስጥ ዶፒድ ኤርቢየምን ለምን መጠቀም አሰቡ? ኤርቢየም ብርቅዬ የምድር አካል እንደሆነ እናውቃለን፣ እና ብርቅዬ የምድር አካላት ልዩ መዋቅራዊ ባህሪያቸው አላቸው። በኦፕቲካል መሳሪያዎች ውስጥ ብርቅዬ የምድር አካላትን ዶፒንግ የኦፕቲካል መሳሪያዎችን አፈፃፀም ለማሻሻል ለረጅም ጊዜ ጥቅም ላይ ውሏል፣ ስለዚህ ይህ በአጋጣሚ የሆነ ምክንያት አይደለም። በተጨማሪም የፓምፕ መብራት ምንጭ የሞገድ ርዝመት በ980nm ወይም 1480nm ለምን ይመረጣል? እንደ እውነቱ ከሆነ የፓምፕ መብራት ምንጭ የሞገድ ርዝመት 520nm፣ 650nm፣ 980nm እና 1480nm ሊሆን ይችላል፣ ነገር ግን ልምምድ እንደሚያሳየው የ1480nm የፓምፕ ብርሃን ምንጭ የሌዘር ቅልጥፍና ከፍተኛው የሞገድ ርዝመት ሲሆን የ980nm የፓምፕ ብርሃን ምንጭ የሞገድ ርዝመት ይከተላል።
አካላዊ መዋቅር
የኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ (EDFA ኦፕቲካል አምፕሊፋየር) መሰረታዊ መዋቅር። በግብዓት መጨረሻ እና በውጤት መጨረሻ ላይ ማግለያ አለ፣ ዓላማው የኦፕቲካል ሲግናልን አንድ አቅጣጫ ማስተላለፍ ማድረግ ነው። የፓምፕ ማነቃቂያው 980nm ወይም 1480nm የሞገድ ርዝመት ያለው ሲሆን ኃይል ለማቅረብ ይጠቅማል። የማጣመሪያው ተግባር የግቤት ኦፕቲካል ሲግናል እና የፓምፕ መብራቱ ወደ ኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማያያዝ እና የፓምፕ መብራቱ ኃይል ወደ ኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ተግባር በኩል ወደ ግቤት ኦፕቲካል ሲግናል ማስተላለፍ ነው፣ በዚህም የግቤት ኦፕቲካል ሲግናል የኃይል ማጉላት እውን ይሆናል። ከፍ ያለ የውጤት ኦፕቲካል ኃይል እና ዝቅተኛ የድምፅ መረጃ ጠቋሚ ለማግኘት፣ በተግባር ላይ የሚውለው ኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ እርስ በእርስ ለመነጣጠል በመሃል ላይ ሁለት ወይም ከዚያ በላይ የፓምፕ ምንጮችን መዋቅር ይቀበላል። ሰፋ ያለ እና ጠፍጣፋ የጌይን ኩርባ ለማግኘት፣ የጌይን ጠፍጣፋ ማጣሪያ ተጨምሯል።
ኤዲኤፍኤ አምስት ዋና ዋና ክፍሎችን ያቀፈ ነው፡- ኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር (ኢዲኤፍ)፣ ኦፕቲካል ማጣበቂያ (WDM)፣ ኦፕቲካል ኢሶሌተር (ISO)፣ ኦፕቲካል ማጣሪያ እና የፓምፕ አቅርቦት። በብዛት ጥቅም ላይ የሚውሉ የፓምፕ ምንጮች 980nm እና 1480nm ያካትታሉ፣ እና እነዚህ ሁለት የፓምፕ ምንጮች ከፍተኛ የፓምፕ ቅልጥፍና ያላቸው እና የበለጠ ጥቅም ላይ ይውላሉ። 980nm የፓምፕ ብርሃን ምንጭ የድምፅ ኮፊሸንት ዝቅተኛ ነው፤ 1480nm የፓምፕ ብርሃን ምንጭ ከፍተኛ የፓምፕ ቅልጥፍና ያለው ሲሆን ትልቅ የውጤት ኃይል ማግኘት ይችላል (ከ980nm የፓምፕ ብርሃን ምንጭ 3dB ያህል ከፍ ያለ)።
ጥቅም
1. የአሠራር ሞገድ ርዝመት ከነጠላ-ሞድ ፋይበር ዝቅተኛው የመቀነስ መስኮት ጋር የሚጣጣም ነው።
2. ከፍተኛ የማጣመሪያ ውጤታማነት። የፋይበር ማጉያ ስለሆነ፣ ከማስተላለፊያ ፋይበር ጋር መገጣጠም ቀላል ነው።
3. ከፍተኛ የኃይል ልወጣ ውጤታማነት። የEDF እምብርት ከማስተላለፊያ ፋይበር ያነሰ ሲሆን የሲግናል መብራት እና የፓምፕ መብራት በአንድ ጊዜ በEDF ውስጥ ይተላለፋሉ፣ ስለዚህ የኦፕቲካል አቅሙ በጣም የተከማቸ ነው። ይህም በብርሃን እና በEr ion መካከል ያለው መስተጋብር በጣም የተሟላ ያደርገዋል፣ ከተገቢው የErbium-doped ፋይበር ርዝመት ጋር ተዳምሮ፣ ስለዚህ የብርሃን ኃይል የመቀየር ውጤታማነት ከፍተኛ ነው።
4. ከፍተኛ ትርፍ፣ ዝቅተኛ የድምፅ መረጃ ጠቋሚ፣ ትልቅ የውጤት ኃይል፣ በቻናሎች መካከል ዝቅተኛ የመገናኛ ልውውጥ።
5. የተረጋጋ የማርሽ ባህሪያት፡- EDFA ለሙቀት ስሜታዊ አይደለም፣ እና ትርፍ ከፖላራይዜሽን ጋር ብዙም ግንኙነት የለውም።
6. የጌይን ባህሪው ከስርዓቱ የቢት ፍጥነት እና የውሂብ ቅርጸት የተለየ ነው።
ጉድለት
1. መስመራዊ ያልሆነ ውጤት፡- EDFA የኦፕቲካል ኃይሉን በፋይበሩ ውስጥ የተረጨውን የኦፕቲካል ኃይል በመጨመር ያጎላል፣ ነገር ግን ትልቁ መጠን የተሻለ ነው። የኦፕቲካል ኃይሉ በተወሰነ ደረጃ ሲጨምር የኦፕቲካል ፋይበር መስመራዊ ያልሆነ ውጤት ይፈጠራል። ስለዚህ፣ የኦፕቲካል ፋይበር ማጉያዎችን ሲጠቀሙ፣ የአንድ ቻናል ገቢ ፋይበር ኦፕቲካል ኃይልን የመቆጣጠር ዋጋ ላይ ትኩረት መደረግ አለበት።
2. የማርሽ ሞገድ ክልል ቋሚ ነው፡ የሲ-ባንድ EDFA የስራ ሞገድ ርዝመት 1530nm ~ 1561nm ነው፤ የኤል-ባንድ EDFA የስራ ሞገድ ርዝመት 1565nm ~ 1625nm ነው።
3. ያልተመጣጠነ የጌይን ባንድዊድዝ፡ የEDFA erbium-doped fiber amplifier የጌይን ባንድዊድዝ በጣም ሰፊ ነው፣ ነገር ግን የEDF የጌይን ስፔክትረም ራሱ ጠፍጣፋ አይደለም። በWDM ስርዓት ውስጥ ያለውን ጌይን ለማላላት የጌይን ጠፍጣፋ ማጣሪያ መተግበር አለበት።
4. የብርሃን ሞገድ ችግር፡- የብርሃን መንገዱ መደበኛ ሲሆን በፓምፕ መብራቱ የሚነቃቁት የኤርቢየም አየኖች በምልክት መብራቱ ይወሰዳሉ፣ በዚህም የምልክት መብራቱ ማጉላትን ያጠናቅቃሉ። የግብዓት መብራቱ ከተቆረጠ፣ ሜታስቴብል የሆኑት የኤርቢየም አየኖች መከማቸታቸውን ስለሚቀጥሉ፣ የምልክት መብራቱ ግብዓት ከተመለሰ በኋላ፣ ኃይል ይዘልላል፣ ይህም የብርሃን ሞገድ ያስከትላል።
5. የኦፕቲካል ሞገድ መፍትሔ በEDFA ውስጥ አውቶማቲክ የኦፕቲካል ኃይል ቅነሳ (APR) ወይም አውቶማቲክ የኦፕቲካል ኃይል ማጥፋት (APSD) ተግባርን ተግባራዊ ማድረግ ነው፣ ማለትም፣ EDFA የኃይል አቅርቦቱን በራስ-ሰር ይቀንሳል ወይም ምንም የግብዓት ብርሃን በማይኖርበት ጊዜ ኃይልን በራስ-ሰር ያጠፋል፣ በዚህም የጭረት ክስተት መከሰትን ያደናቅፋል።
የመተግበሪያ ሁነታ
1. የማራዘሚያው አምፕሊፋየር ከማራዘሚያው ሞገድ በኋላ የበርካታ የሞገድ ርዝመት ምልክቶችን ኃይል ለማሳደግ እና ከዚያም ለማስተላለፍ ይጠቅማል። ከማራዘሚያው ሞገድ በኋላ ያለው የሲግናል ኃይል በአጠቃላይ ትልቅ ስለሆነ፣ የኃይል ማጉያው የድምፅ መረጃ ጠቋሚ እና ትርፍ ብዙም ከፍተኛ አይደለም። በአንጻራዊ ሁኔታ ትልቅ የውጤት ኃይል አለው።
2. ከኃይል ማጉያው በኋላ የመስመር ማጉያው በየጊዜው የመስመር ማስተላለፊያ ኪሳራን ለማካካስ ጥቅም ላይ ይውላል፣ በአጠቃላይ በአንጻራዊ ሁኔታ አነስተኛ የድምፅ መረጃ ጠቋሚ እና ትልቅ የውጤት ኦፕቲካል ኃይል ይፈልጋል።
3. ቅድመ-አምፕሊፋየር፡ ከመከፋፈያው በፊት እና ከመስመር ማጉያው በኋላ፣ ምልክቱን ለማጉላት እና የተቀባዩን ስሜታዊነት ለማሻሻል ይጠቅማል (የኦፕቲካል ሲግናል-ወደ-ጫጫታ ጥምርታ (OSNR) መስፈርቶቹን የሚያሟላ ከሆነ፣ ትልቁ የግቤት ኃይል የተቀባዩን ድምጽ ሊያደናቅፍ እና የመቀበያ ስሜታዊነትን ሊያሻሽል ይችላል)፣ እና የጫጫታ መረጃ ጠቋሚው በጣም ትንሽ ነው። በውጤት ኃይል ላይ ምንም ትልቅ መስፈርት የለም።
የፖስታ ሰዓት፡- ማርች-17-2025