သဘောတရားနှင့် အသုံးချမှုEDFA erbium-doped ဖိုက်ဘာ အသံချဲ့စက်
အခြေခံဖွဲ့စည်းပုံEDFAတက်ကြွသောအလယ်အလတ် (မီတာဒါဇင်ပေါင်းများစွာရှည်လျားသော doped quartz ဖိုက်ဘာ၊ အူတိုင်အချင်း 3-5 microns၊ doping အာရုံစူးစိုက်မှု (25-1000)x10-6)၊ ပန့်အလင်းအရင်းအမြစ် (990 သို့မဟုတ် 1480nm LD)၊ optical coupler နှင့် optical isolator တို့ဖြင့် အဓိကဖွဲ့စည်းထားသည့် erbium-doped ဖိုင်ဘာအသံချဲ့စက်။ အချက်ပြအလင်းနှင့် ပန့်အလင်းသည် တူညီသောဦးတည်ချက် (ပူးတွဲစုပ်ထုတ်ခြင်း)၊ ဆန့်ကျင်ဘက်ဦးတည်ချက် (ပြောင်းပြန်စုပ်ထုတ်ခြင်း) သို့မဟုတ် Erbium ဖိုက်ဘာရှိ လမ်းကြောင်းနှစ်ခုလုံး (bidirectional pumping) တွင် ပျံ့နှံ့နိုင်သည်။ အချက်ပြမီးနှင့် ပန့်အလင်းကို erbium ဖိုက်ဘာထဲသို့ တစ်ချိန်တည်း ထိုးသွင်းလိုက်သောအခါ၊ erbium ion သည် pump light ၏ လုပ်ဆောင်မှုအောက်တွင် မြင့်မားသော စွမ်းအင်အဆင့် (သုံးအဆင့်စနစ်) သို့ စိတ်လှုပ်ရှားသွားပြီး မကြာမီ လောင်ကျွမ်းနိုင်သော အဆင့်သို့ ယိုယွင်းသွားပါသည်။ အဖြစ်အပျက် အချက်ပြမီး၏ လုပ်ဆောင်ချက်အောက်တွင် မြေပြင်အခြေအနေသို့ ပြန်သွားသောအခါ၊ အချက်ပြမီးနှင့် သက်ဆိုင်သော ဖိုတွန်ကို ထုတ်လွှတ်ကာ အချက်ပြမှုကို ချဲ့ထွင်စေသည်။ ၎င်း၏ ချဲ့ထွင်ထားသော အလိုအလျောက် ထုတ်လွှတ်မှု (ASE) ရောင်စဉ်တွင် ကြီးမားသော လှိုင်းနှုန်း (20-40nm) အထိရှိပြီး 1530nm နှင့် 1550nm အသီးသီး တူညီသော အထွတ်အထိပ်နှစ်ခုရှိသည်။
၏အဓိကအားသာချက်များEDFA အသံချဲ့စက်မြင့်မားသောအမြတ်၊ ကြီးမားသော bandwidth၊ အထွက်ပါဝါမြင့်မားမှု၊ မြင့်မားသော pumping efficiency၊ နိမ့်သောထည့်သွင်းမှုဆုံးရှုံးမှု၊ နှင့် polarization ပြည်နယ်များကို အာရုံမခံနိုင်မှုတို့ဖြစ်သည်။
erbium-doped ဖိုင်ဘာအသံချဲ့စက်၏လုပ်ဆောင်မှုနိယာမ
Erbium-doped ဖိုင်ဘာအသံချဲ့စက် (EDFA Optical Amplifier) အဓိကအားဖြင့် erbium-doped fiber (အရှည် 10-30m ခန့်) နှင့် pump light source တို့ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ အလုပ်လုပ်သည့် သဘောတရားမှာ erbium-doped fiber သည် pumped light source (wavelength 980nm သို့မဟုတ် 1480nm) ၏ လုပ်ဆောင်မှုအောက်တွင် လှုံ့ဆော်သော ရောင်ခြည်ကို ထုတ်ပေးပြီး input light signal ကို ချဲ့ထွင်ခြင်းနှင့် ညီမျှသော input light signal ၏ ပြောင်းလဲမှုနှင့်အတူ ဖြာထွက်သော အလင်းသည် ပြောင်းလဲခြင်း ဖြစ်သည်။ ရလဒ်များအရ Erbium-doped fiber amplifier သည် များသောအားဖြင့် 15-40db ရှိပြီး relay အကွာအဝေးသည် 100km ထက်ပို၍တိုးနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ လူများကမေးရန်မတတ်နိုင်ပေ- အလင်းလှိုင်းများ၏ပြင်းထန်မှုကိုတိုးမြင့်ရန် fiber amplifier တွင် doped erbium ကို သိပ္ပံပညာရှင်များက အဘယ်ကြောင့်ထင်မြင်ကြသနည်း။ erbium သည် ရှားပါးဒြပ်စင်ဖြစ်သည်ကို ကျွန်ုပ်တို့သိကြပြီး၊ ရှားပါးသောဒြပ်စင်များသည် ၎င်းတို့၏ အထူးဖွဲ့စည်းပုံသွင်ပြင်လက္ခဏာများရှိသည်။ optical စက်ပစ္စည်းများတွင် ရှားပါးမြေဒြပ်စင်များကို သောက်သုံးခြင်းသည် optical ကိရိယာများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် အချိန်ကြာမြင့်စွာ အသုံးပြုထားသောကြောင့် ၎င်းသည် မတော်တဆမှုမဟုတ်ပါ။ ထို့အပြင်၊ pump light source ၏ လှိုင်းအလျားကို 980nm သို့မဟုတ် 1480nm တွင် အဘယ်ကြောင့် ရွေးချယ်သနည်း။ တကယ်တော့ Pump အလင်းရင်းမြစ်၏ လှိုင်းအလျားသည် 520nm၊ 650nm၊ 980nm နှင့် 1480nm ရှိနိုင်သော်လည်း လက်တွေ့တွင် 1480nm pump light source လေဆာ၏ လှိုင်းအလျားသည် အမြင့်ဆုံးဖြစ်ပြီး နောက်တွင် 980nm pump light source ၏ လှိုင်းအလျားက အမြင့်ဆုံးဖြစ်ကြောင်း သက်သေပြခဲ့သည်။
ရုပ်ဖွဲ့စည်းပုံ
Erbium-doped ဖိုင်ဘာအသံချဲ့စက် (EDFA Optical Amplifier) ၏ အခြေခံဖွဲ့စည်းပုံ။ input end နှင့် output end တွင် isolator တစ်ခုရှိသည်၊ ရည်ရွယ်ချက်မှာ optical signal ကို one-way transmission ပြုလုပ်ရန်ဖြစ်သည်။ pump exciter သည် လှိုင်းအလျား 980nm သို့မဟုတ် 1480nm ရှိပြီး စွမ်းအင်ပေးရန်အတွက် အသုံးပြုသည်။ Coupler ၏လုပ်ဆောင်ချက်မှာ input optical signal နှင့် pump light ကို erbium-doped fiber ထဲသို့ ပေါင်းစပ်ပြီး erbium-doped fiber ၏ လုပ်ဆောင်မှုအားဖြင့် pump light ၏ စွမ်းအင်ကို input optical signal သို့ လွှဲပြောင်းပေးရန်ဖြစ်ပြီး၊ input optical signal ၏ စွမ်းအင်ချဲ့ထွင်မှုကို သိရှိနိုင်ရန် ဖြစ်သည်။ ပိုမိုမြင့်မားသော output optical power နှင့် low noise index ကိုရယူရန်အတွက် လက်တွေ့တွင်အသုံးပြုသော Erbium-doped fiber amplifier သည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု သီးခြားခွဲထုတ်ရန်အတွက် အလယ်ရှိ isolators နှစ်ခု သို့မဟုတ် ထိုထက်ပိုသော pump source များ၏ ဖွဲ့စည်းပုံကို လက်ခံပါသည်။ ပိုကျယ်ပြီး ချော့မော့သော အမြတ်မျဉ်းကို ရယူရန်အတွက် အမြတ်ပြားချပ်ချပ်ဇကာကို ထပ်ထည့်ထားသည်။
EDFA တွင် အဓိကအစိတ်အပိုင်းငါးခုပါဝင်သည်- Erbium-doped fiber (EDF), Optical coupler (WDM), optical isolator (ISO), Optical Filter နှင့် Pumping Supply။ အသုံးများသော ပန့်ရင်းမြစ်များသည် 980nm နှင့် 1480nm ပါ၀င်ပြီး ဤပန့်ရင်းမြစ်နှစ်ခုသည် စုပ်ယူမှုအားကောင်းပြီး ပိုမိုအသုံးပြုကြသည်။ 980nm ပန့်သည် အလင်းရင်းမြစ် ဆူညံမှုကိန်းဂဏန်း နိမ့်သည်။ 1480nm ပန့်အလင်းအရင်းအမြစ်သည် ပိုမိုမြင့်မားသောစုပ်ယူမှုစွမ်းဆောင်ရည်ရှိပြီး ပိုကြီးသောအထွက်ပါဝါကိုရရှိနိုင်သည် (980nm ပန့်အလင်းအရင်းအမြစ်ထက် 3dB ခန့်ပိုမိုမြင့်မားသည်)။
အားသာချက်
1. လည်ပတ်နေသော လှိုင်းအလျားသည် single-mode fiber ၏ အနိမ့်ဆုံး attenuation window နှင့် ကိုက်ညီပါသည်။
2. High coupling ထိရောက်မှု။ ဖိုက်ဘာအသံချဲ့စက်ဖြစ်သောကြောင့်၊ ဂီယာဖိုင်ဘာနှင့်ချိတ်ဆက်ရန် လွယ်ကူသည်။
3. မြင့်မားသောစွမ်းအင်ပြောင်းလဲခြင်းထိရောက်မှု။ EDF ၏ core သည် transmission fiber ထက် သေးငယ်ပြီး signal light နှင့် pump light သည် EDF တွင် တပြိုင်နက် ထုတ်လွှင့်နေသောကြောင့် optical capacity သည် အလွန်စုစည်းပါသည်။ ၎င်းသည် အလင်းနှင့် အမြတ်အလတ်စား Er ion အကြား အပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှုကို အလွန်ပြည့်ဝစေပြီး၊ သင့်လျော်သော erbium-doped ဖိုင်ဘာ၏ အရှည်နှင့်အတူ ပေါင်းစပ်သောကြောင့် အလင်းစွမ်းအင်၏ ပြောင်းလဲခြင်းထိရောက်မှု မြင့်မားသည်။
4. မြင့်မားသောအမြတ်၊ ဆူညံသံအညွှန်းကိန်း၊ ကြီးမားသောအထွက်ပါဝါ၊ ချန်နယ်များကြား အပြန်အလှန်စကားပြောဆိုမှုနည်းပါးခြင်း။
5. တည်ငြိမ်သော အမြတ်လက္ခဏာများ- EDFA သည် အပူချိန်တွင် အာရုံမခံနိုင်ပါ၊ အမြတ်သည် polarization နှင့် အနည်းငယ်သာ ဆက်စပ်မှုရှိပါသည်။
6. ရရှိသည့်အင်္ဂါရပ်သည် စနစ်ဘစ်နှုန်းနှင့် ဒေတာဖော်မတ်တို့နှင့် သီးခြားဖြစ်သည်။
ချို့ယွင်းချက်
1. Nonlinear အကျိုးသက်ရောက်မှု- EDFA သည် ဖိုက်ဘာထဲသို့ ထိုးသွင်းထားသော optical ပါဝါကို တိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့် optical power ကို တိုးမြှင့်ပေးသည်၊ သို့သော် ပိုကြီးလေလေ ပိုကောင်းလေဖြစ်သည်။ optical ပါဝါကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ တိုးလာသောအခါ၊ optical fiber ၏ nonlinear effect ကို ထုတ်ပေးမည်ဖြစ်ပါသည်။ ထို့ကြောင့်၊ optical fiber amplifiers ကိုအသုံးပြုသည့်အခါ single-channel incoming fiber optical power ကိုထိန်းချုပ်ခြင်း၏တန်ဖိုးကိုအာရုံစိုက်သင့်သည်။
2. အမြတ်လှိုင်းအလျားအကွာအဝေးကို ပုံသေသတ်မှတ်ထားသည်- C-band EDFA ၏အလုပ်လုပ်သောလှိုင်းအလျားသည် 1530nm~1561nm; L-band EDFA ၏ အလုပ်လုပ်သော လှိုင်းအလျားသည် 1565nm ~ 1625nm ဖြစ်သည်။
3. မညီမညာသော လှိုင်းနှုန်းရရှိခြင်း- EDFA erbium-doped fiber amplifier ၏ အမြတ် bandwidth သည် အလွန်ကျယ်ပြန့်သော်လည်း EDF ၏ အမြတ်အစွန်းသည် မညီညာပါ။ WDM စနစ်တွင် အမြတ်ကို ပြားချပ်ချပ်ဖြစ်စေရန် Gain Flatning Filter ကို အသုံးပြုရပါမည်။
4. Light surge ပြဿနာ- အလင်းလမ်းကြောင်းသည် ပုံမှန်ဖြစ်သောအခါ၊ pump light မှ စိတ်လှုပ်ရှားနေသော erbium အိုင်းယွန်းများကို အချက်ပြမီးမှ သယ်ဆောင်သွားသောကြောင့် အချက်ပြမီး၏ ချဲ့ထွင်မှုကို ပြီးမြောက်စေသည်။ အဝင်အလင်းအား ဖြတ်တောက်လိုက်ပါက၊ metastable erbium အိုင်းယွန်းများ ဆက်လက်စုပုံနေသောကြောင့်၊ အချက်ပြမီးထည့်သွင်းမှုကို ပြန်လည်ရရှိပြီးသည်နှင့် စွမ်းအင်သည် ခုန်တက်သွားပြီး အလင်းလှိုင်းများ ထွက်ပေါ်လာမည်ဖြစ်သည်။
5. optical surge ၏ဖြေရှင်းချက်မှာ EDFA ရှိ အလိုအလျောက် optical power reduction (APR) သို့မဟုတ် အလိုအလျောက် optical power off (APSD) function ကို သဘောပေါက်ရန်ဖြစ်သည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ EDFA သည် ပါဝါကို အလိုအလျောက် လျှော့ချပေးသည် သို့မဟုတ် input light မရှိသည့်အခါ အလိုအလျောက် ပိတ်သွားကာ၊ ထို့ကြောင့် surge ဖြစ်စဉ်ကို တားဆီးပေးပါသည်။
လျှောက်လွှာမုဒ်
1. booster wave ပြီးနောက် လှိုင်းအလျားအချက်ပြလှိုင်းများစွာ၏ပါဝါကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် ၎င်းတို့ကို ထုတ်လွှင့်ရန် booster amplifier ကိုအသုံးပြုသည်။ booster wave ပြီးနောက် signal power သည် ယေဘူယျအားဖြင့် ကြီးမားသောကြောင့်၊ noise index နှင့် power amplifier ၏ ရရှိမှုသည် အလွန်မြင့်မားခြင်းမရှိပါ။ အတော်လေးကြီးမားသော output power ရှိသည်။
2. ပါဝါအသံချဲ့စက်ပြီးနောက်၊ လိုင်း-အသံချဲ့စက်အား လိုင်းဂီယာဆုံးရှုံးမှုကို အခါအားလျော်စွာ လျော်ကြေးပေးရန်အတွက် အသုံးပြုသည်၊ ယေဘုယျအားဖြင့် အတော်လေးသေးငယ်သော ဆူညံသံညွှန်းကိန်းနှင့် ကြီးမားသော အထွက်အလင်းတန်းပါဝါ လိုအပ်ပါသည်။
3. Pre-Amplifier- splitter မတိုင်မီနှင့် line amplifier ပြီးနောက်၊ signal ကို ချဲ့ထွင်ပြီး receiver ၏ sensitivity ကို တိုးတက်စေရန် (Optical signal-to-noise ratio (OSNR) လိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီပါက၊ ပိုကြီးသော input power သည် receiver ၏ ဆူညံသံကို ဖိနှိပ်နိုင်ပြီး လက်ခံရရှိမှု အညွှန်းကိန်းကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည်) သည် အလွန်သေးငယ်ပါသည်။ အထွက်ပါဝါအတွက် ကြီးကြီးမားမား လိုအပ်ချက် မရှိပါ။
စာတိုက်အချိန်- မတ်လ ၁၇-၂၀၂၅