အခြေခံမူနှင့် အသုံးချမှုEDFA အာဘီယမ်ပါဝင်သော ဖိုက်ဘာအသံချဲ့စက်
အခြေခံဖွဲ့စည်းပုံကတော့EDFAerbium-doped fiber amplifier သည် အဓိကအားဖြင့် active medium (မီတာပေါင်းများစွာရှည်လျားသော doped quartz fiber၊ core အချင်း 3-5 microns၊ doping concentration (25-1000)x10-6)၊ pump light source (990 သို့မဟုတ် 1480nm LD)၊ optical coupler နှင့် optical isolator တို့ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ signal light နှင့် pump light တို့သည် Erbium fiber တွင် တူညီသော ဦးတည်ချက် (co-pumping)၊ ဆန့်ကျင်ဘက် ဦးတည်ချက် (reverse pumping) သို့မဟုတ် နှစ်ဖက်စလုံး (bidirectional pumping) သို့ ပျံ့နှံ့နိုင်သည်။ signal light နှင့် pump light ကို erbium fiber ထဲသို့ တစ်ပြိုင်နက်တည်း ထိုးသွင်းသောအခါ၊ erbium ion သည် pump light ၏ လုပ်ဆောင်ချက်အောက်တွင် မြင့်မားသော စွမ်းအင်အဆင့် (အဆင့်သုံးဆင့်စနစ်) သို့ လှုံ့ဆော်ခံရပြီး မကြာမီ metastable အဆင့်သို့ ယိုယွင်းသွားသည်။ incident signal light ၏ လုပ်ဆောင်ချက်အောက်တွင် မြေပြင်အခြေအနေသို့ ပြန်ရောက်သောအခါ၊ signal light နှင့် ကိုက်ညီသော photon ကို ထုတ်လွှတ်သောကြောင့် signal ကို ချဲ့ထွင်ပေးသည်။ ၎င်း၏ amplified spontaneous emission (ASE) spectrum တွင် bandwidth ကြီးမားပြီး (20-40nm အထိ) 1530nm နှင့် 1550nm နှင့် ကိုက်ညီသော ထိပ်နှစ်ခုရှိသည်။
အဓိကအားသာချက်တွေကတော့EDFA အသံချဲ့စက်၎င်းတို့မှာ မြင့်မားသော gain၊ မြင့်မားသော bandwidth၊ မြင့်မားသော output power၊ မြင့်မားသော pumping efficiency၊ နိမ့်သော insertion loss နှင့် polarization state များအပေါ် အာရုံခံနိုင်စွမ်းမရှိခြင်းတို့ဖြစ်သည်။
အာဘီယမ်ပါဝင်သော ဖိုက်ဘာ အသံချဲ့စက်၏ အလုပ်လုပ်ပုံ အခြေခံမူ
အာဘီယမ်ပါဝင်သော ဖိုက်ဘာအသံချဲ့စက်EDFA အလင်းအမှောင်ချဲ့စက်) ကို အဓိကအားဖြင့် erbium-doped fiber (အရှည် ၁၀-၃၀ မီတာခန့်) နှင့် pump light source တို့ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ လုပ်ဆောင်ပုံ အခြေခံမူမှာ erbium-doped fiber သည် pumped light source (wavelength 980nm သို့မဟုတ် 1480nm) ၏ လုပ်ဆောင်ချက်အောက်တွင် လှုံ့ဆော်ပေးသော ရောင်ခြည်ကို ထုတ်လွှတ်ပေးပြီး ဖြာထွက်နေသော အလင်းသည် input light signal ပြောင်းလဲမှုနှင့်အတူ ပြောင်းလဲသွားသည်၊ ၎င်းသည် input light signal ကို ချဲ့ထွင်ခြင်းနှင့် ညီမျှသည်။ ရလဒ်များအရ Erbium-doped fiber amplifier ၏ gain သည် ပုံမှန်အားဖြင့် 15-40db ဖြစ်ပြီး relay အကွာအဝေးကို 100km ထက်ပို၍ တိုးမြှင့်နိုင်ကြောင်း ပြသသည်။ ထို့ကြောင့် လူများက မေးခွန်းမထုတ်ဘဲ မနေနိုင်ပါ- သိပ္ပံပညာရှင်များသည် fiber amplifier တွင် doped erbium ကို အသုံးပြု၍ အလင်းလှိုင်းများ၏ ပြင်းထန်မှုကို မြှင့်တင်ရန် အဘယ်ကြောင့် စဉ်းစားခဲ့ကြသနည်း။ erbium သည် ရှားပါးဒြပ်စင်တစ်ခုဖြစ်ပြီး ရှားပါးဒြပ်စင်များတွင် ၎င်းတို့၏ အထူးဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ဝိသေသလက္ခဏာများရှိကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့သိပါသည်။ optical devices များတွင် rare earth element များကို doping ကို optical devices များ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန် ကြာမြင့်စွာကတည်းက အသုံးပြုခဲ့ကြသောကြောင့် ၎င်းသည် မတော်တဆအချက်တစ်ခု မဟုတ်ပါ။ ထို့အပြင်၊ ပန့်အလင်းရင်းမြစ်၏ လှိုင်းအလျားကို အဘယ်ကြောင့် 980nm သို့မဟုတ် 1480nm တွင် ရွေးချယ်ရသနည်း။ အမှန်တကယ်တွင်၊ ပန့်အလင်းရင်းမြစ်၏ လှိုင်းအလျားသည် 520nm၊ 650nm၊ 980nm နှင့် 1480nm ဖြစ်နိုင်သော်လည်း၊ လက်တွေ့တွင် 1480nm ပန့်အလင်းရင်းမြစ်လေဆာ၏ လှိုင်းအလျားသည် အမြင့်ဆုံးဖြစ်ကြောင်း သက်သေပြခဲ့ပြီး၊ 980nm ပန့်အလင်းရင်းမြစ်၏ လှိုင်းအလျားက ဒုတိယအများဆုံးဖြစ်သည်။
ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဖွဲ့စည်းပုံ
erbium-doped fiber amplifier (EDFA Optical Amplifier) ၏ အခြေခံဖွဲ့စည်းပုံ။ input end နှင့် output end တွင် isolator တစ်ခုရှိပြီး optical signal ကို one-way transmission ပြုလုပ်ရန် ရည်ရွယ်ချက်ဖြစ်သည်။ pump exciter တွင် 980nm သို့မဟုတ် 1480nm wavelength ရှိပြီး စွမ်းအင်ပေးရန်အသုံးပြုသည်။ coupler ၏လုပ်ဆောင်ချက်မှာ input optical signal နှင့် pump light ကို erbium-doped fiber ထဲသို့ ချိတ်ဆက်ပြီး pump light ၏စွမ်းအင်ကို erbium-doped fiber ၏လုပ်ဆောင်ချက်မှတစ်ဆင့် input optical signal သို့လွှဲပြောင်းပေးခြင်းဖြင့် input optical signal ၏စွမ်းအင်ချဲ့ထွင်မှုကို ရရှိစေပါသည်။ output optical power ပိုမိုမြင့်မားပြီး noise index နည်းပါးစေရန်အတွက်၊ လက်တွေ့တွင်အသုံးပြုသော Erbium-doped fiber amplifier သည် အလယ်တွင် isolator များပါသော pump source နှစ်ခု သို့မဟုတ် နှစ်ခုထက်ပိုသောဖွဲ့စည်းပုံကို အသုံးပြုပြီး တစ်ခုနှင့်တစ်ခု isolate လုပ်ပါသည်။ ပိုမိုကျယ်ပြန့်ပြီး ပြားချပ်သော gain curve ရရှိရန် gain flattening filter တစ်ခုကို ထည့်သွင်းထားသည်။
EDFA တွင် အဓိကအစိတ်အပိုင်းငါးခုပါဝင်သည်- Erbium-doped fiber (EDF)၊ Optical coupler (WDM)၊ optical isolator (ISO)၊ Optical Filter နှင့် Pumping Supply။ အသုံးများသော pump source များတွင် 980nm နှင့် 1480nm တို့ပါဝင်ပြီး ဤ pump source နှစ်ခုသည် pumping efficiency ပိုမိုမြင့်မားပြီး အသုံးပြုမှုများသည်။ 980nm pump light source ၏ noise coefficient သည် နိမ့်သည်။ 1480nm pump light source သည် pumping efficiency ပိုမိုမြင့်မားပြီး output power ပိုမိုကြီးမားနိုင်သည် (980nm pump light source ထက် 3dB ခန့် ပိုများသည်)။
အားသာချက်
၁။ လည်ပတ်မှုလှိုင်းအလျားသည် single-mode fiber ၏ အနည်းဆုံး attenuation window နှင့် ကိုက်ညီပါသည်။
၂။ ချိတ်ဆက်မှု ထိရောက်မှု မြင့်မားသည်။ ၎င်းသည် ဖိုက်ဘာ အသံချဲ့စက် ဖြစ်သောကြောင့် ထုတ်လွှင့်မှု ဖိုက်ဘာနှင့် ချိတ်ဆက်ရန် လွယ်ကူသည်။
၃။ စွမ်းအင်ပြောင်းလဲခြင်း ထိရောက်မှု မြင့်မားခြင်း။ EDF ၏ အဓိကအပိုင်းသည် ဂီယာဖိုင်ဘာထက် သေးငယ်ပြီး အချက်ပြမီးနှင့် ပန့်မီးကို EDF တွင် တစ်ပြိုင်နက်တည်း ထုတ်လွှင့်သောကြောင့် အလင်းစွမ်းရည် အလွန်စုစည်းထားသည်။ ၎င်းသည် အလင်းနှင့် gain medium Er ion အကြား အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှု အလွန်ပြည့်ဝစေပြီး erbium-doped fiber ၏ သင့်လျော်သော အရှည်နှင့်အတူ တွဲဖက်ထားသောကြောင့် အလင်းစွမ်းအင်၏ ပြောင်းလဲခြင်း ထိရောက်မှု မြင့်မားသည်။
၄။ မြင့်မားသောအမြတ်၊ ဆူညံသံနည်းသောအညွှန်းကိန်း၊ အထွက်စွမ်းအားကြီးမားခြင်း၊ ချန်နယ်များအကြား crosstalk နည်းပါးခြင်း။
၅။ တည်ငြိမ်သော အမြတ်ဝိသေသလက္ခဏာများ- EDFA သည် အပူချိန်ကို အာရုံခံနိုင်စွမ်းမရှိပါ၊ ထို့အပြင် အမြတ်သည် polarization နှင့် ဆက်စပ်မှုအနည်းငယ်သာရှိသည်။
၆။ gain လုပ်ဆောင်ချက်သည် စနစ် bit rate နှင့် data format တို့နှင့် မသက်ဆိုင်ပါ။
အားနည်းချက်
၁။ မျဉ်းမတော်အကျိုးသက်ရောက်မှု- EDFA သည် ဖိုက်ဘာထဲသို့ ထိုးသွင်းသော မျဉ်းမတော်ပါဝါကို တိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့် အလင်းစွမ်းအားကို တိုးမြှင့်ပေးသည်၊ သို့သော် ကြီးလေ ပိုကောင်းလေဖြစ်သည်။ အလင်းစွမ်းအားကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ တိုးမြှင့်လိုက်သောအခါ၊ အလင်းအမျှင်၏ မျဉ်းမတော်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေလိမ့်မည်။ ထို့ကြောင့်၊ အလင်းအမျှင်ချဲ့စက်များကို အသုံးပြုသည့်အခါ၊ တစ်ခုတည်းသောချန်နယ်ဝင်လာသော အလင်းအမျှင်ပါဝါကို ထိန်းချုပ်ခြင်း၏တန်ဖိုးကို အာရုံစိုက်သင့်သည်။
၂။ gain wavelength အကွာအဝေးသည် ပုံသေဖြစ်သည်- C-band EDFA ၏ အလုပ်လုပ်သော wavelength အကွာအဝေးမှာ 1530nm~1561nm ဖြစ်ပြီး L-band EDFA ၏ အလုပ်လုပ်သော wavelength အကွာအဝေးမှာ 1565nm~1625nm ဖြစ်သည်။
၃။ မညီမျှသော gain bandwidth: EDFA erbium-doped fiber amplifier ၏ gain bandwidth သည် အလွန်ကျယ်ပြန့်သော်လည်း EDF ၏ gain spectrum သည် ပြားချပ်ချပ်မဟုတ်ပါ။ WDM စနစ်တွင် gain ကို ပြားချပ်ချပ်ဖြစ်စေရန် gain flattening filter ကို အသုံးပြုရမည်။
၄။ အလင်းလှိုင်းပြဿနာ- အလင်းလမ်းကြောင်းပုံမှန်ဖြစ်နေချိန်တွင် ပန့်အလင်းမှလှုံ့ဆော်ပေးသော erbium အိုင်းယွန်းများကို signal light မှသယ်ဆောင်သွားပြီး signal light ၏ amplification ကိုပြီးမြောက်စေသည်။ metastable erbium အိုင်းယွန်းများဆက်လက်စုပုံနေသောကြောင့် input light ကိုဖြတ်တောက်ပါက signal light input ကိုပြန်လည်ရရှိသည်နှင့် စွမ်းအင်သည်ခုန်တက်သွားပြီး အလင်းလှိုင်းကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။
၅။ optical surge အတွက် ဖြေရှင်းချက်မှာ EDFA ရှိ automatic optical power reduction (APR) သို့မဟုတ် automatic optical power off (APSD) လုပ်ဆောင်ချက်ကို သိရှိရန်ဖြစ်ပြီး၊ ဆိုလိုသည်မှာ EDFA သည် input light မရှိသည့်အခါ power ကို အလိုအလျောက်လျှော့ချပေးသည် သို့မဟုတ် အလိုအလျောက်ပိတ်ပေးသည်၊ ထို့ကြောင့် surge ဖြစ်စဉ်ဖြစ်ပွားခြင်းကို နှိမ်နင်းပေးသည်။
အပလီကေးရှင်းမုဒ်
၁။ booster Amplifier ကို booster wave ပြီးနောက် wavelength signal များစွာ၏ စွမ်းအားကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် ၎င်းတို့ကို ထုတ်လွှင့်ရန်အတွက် အသုံးပြုသည်။ booster wave ပြီးနောက် signal power သည် ယေဘုယျအားဖြင့် ကြီးမားသောကြောင့် power amplifier ၏ noise index နှင့် gain သည် အလွန်မြင့်မားခြင်းမရှိပါ။ output power အတော်လေး များပြားသည်။
၂။ ပါဝါအမ်ပလီဖာတာပြီးနောက် လိုင်း-အမ်ပလီဖာတာကို လိုင်းထုတ်လွှင့်မှုဆုံးရှုံးမှုကို အခါအားလျော်စွာ ပြန်လည်ဖြည့်တင်းရန်အတွက် အသုံးပြုပြီး ယေဘုယျအားဖြင့် ဆူညံသံညွှန်းကိန်းနည်းပါးပြီး အထွက်အလင်းပါဝါမြင့်မားရန် လိုအပ်ပါသည်။
၃။ Pre-Amplifier: splitter မတိုင်မီနှင့် line amplifier ပြီးနောက်၊ ၎င်းကို signal ကို ချဲ့ထွင်ရန်နှင့် receiver ၏ sensitivity ကို တိုးတက်စေရန်အတွက် အသုံးပြုသည် (optical signal-to-noise ratio (OSNR) သည် လိုအပ်ချက်များနှင့် ကိုက်ညီပါက၊ input power ပိုများခြင်းသည် receiver ၏ noise ကို ဖိနှိပ်နိုင်ပြီး receiving sensitivity ကို တိုးတက်စေနိုင်သည်)၊ နှင့် noise index သည် အလွန်သေးငယ်သည်။ output power တွင် ကြီးမားသော လိုအပ်ချက် မရှိပါ။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ မတ်လ ၁၇ ရက်