একটি অপটিক্যাল পরিবর্ধক কি?

◆ফাইবার-ডোপড এমপ্লিফায়ারের বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগ

আঅপটিক্যাল পরিবর্ধকএকটি ডিভাইস যা সরাসরি দুর্বল অপটিক্যাল সংকেতকে প্রসারিত করতে পারে। এটি উদ্দীপিত নির্গমন বা উদ্দীপিত বিচ্ছুরণের নীতির উপর ভিত্তি করে দুর্বল ঘটনার আলোকে প্রসারিত করে এবং এর প্রক্রিয়াটি লেজারের মতোই। প্রকৃতপক্ষে, কাঠামোগতভাবে, একটি অপটিক্যাল পরিবর্ধক একটি লেজার যা সামান্য বা কোন প্রতিক্রিয়া নেই। অপটিক্যাল লাভ তখন অর্জিত হয় যখন অপটিক্যাল মাধ্যমটি পাম্প কারেন্ট বা পাম্প লাইটের ক্রিয়ায় জনসংখ্যার বিপরীতমুখীতা অনুভব করে, এইভাবে অপটিক্যাল পরিবর্ধন উপলব্ধি করে। এই বিভাগটি সাধারণত ব্যবহৃত অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারগুলির প্রবর্তন করে এবং এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারের নীতি ও প্রয়োগের উপর ফোকাস করে।

অপটিক্যাল এমপ্লিফায়ারের শ্রেণীবিভাগ

অপটিক্যাল এমপ্লিফায়ারগুলিকে তাদের অপারেটিং নীতির উপর ভিত্তি করে বিস্তৃতভাবে তিন প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে

এই ধরনের অপটিক্যাল পরিবর্ধক তাদের অপারেটিং নীতি এবং উত্তেজনা পদ্ধতিতে ভিন্ন।

ব্যালাস্টেড ফাইবার পরিবর্ধক কাজের নীতি

 

 

EDFA কাঠামো

একটি এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (EDFA) হল এমন একটি ডিভাইস যা লেজার ডায়োড থেকে নির্গত পাম্প লাইট ব্যবহার করে সিগন্যাল আলোকে প্রশস্ত করার জন্য এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবারকে লাভের মাধ্যম হিসেবে ব্যবহার করে। একটি এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারের গঠন চিত্রটিতে দেখানো হয়েছে।

একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিভাজন মাল্টিপ্লেক্সার, যা মাল্টিপ্লেক্সার নামেও পরিচিত, পাম্পের আলো এবং 980/1550nm বা 1480/1550nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সংকেত আলোকে এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবারে খাওয়ানোর আগে একত্রিত করে। এটি কম সন্নিবেশ ক্ষতি এবং হালকা মেরুকরণের জন্য সংবেদনশীলতা প্রয়োজন।

একটি অপটিক্যাল আইসোলেটর একমুখী আলোর সংক্রমণ নিশ্চিত করে, আলোর প্রতিফলনকে মূল ডিভাইসে ফিরিয়ে আনতে বাধা দেয়, কারণ এই ধরনের প্রতিফলন অ্যামপ্লিফায়ারের আওয়াজ বাড়ায় এবং পরিবর্ধন কার্যকারিতা হ্রাস করে।

একটি অপটিক্যাল ফিল্টারের কাজ হল একটি অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের অপারেটিং ব্যান্ডউইথের বাইরের শব্দ ফিল্টার করা, যার ফলে সিস্টেমের শব্দের অনুপাতের সংকেত-থেকে-উন্নত হয়।

এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার হল একটি EDFA (ইলেক্ট্রিয়াম-ডোপড এমপ্লিফায়ার) এর মূল উপাদান। এটি ম্যাট্রিক্স হিসাবে সিলিকা ফাইবার ব্যবহার করে এবং এর্বিয়াম আয়ন দিয়ে কোরকে ডপ করে, একটি কঠিন-স্টেট লেজারের কাজ করা উপাদান। এর্বিয়ামের কয়েক মিটার থেকে দশ মিটারের মধ্যে ডোপড ফাইবার-, আলো পদার্থের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে এবং বিবর্ধিত ও উন্নত হয়।

 

এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবারের মোড ফিল্ড ব্যাস (MFD) হল 3–6 μm, প্রচলিত ফাইবারের (9–16 μm) থেকে অনেক ছোট। এটি সংকেত আলো এবং পাম্প আলোর শক্তি ঘনত্ব বৃদ্ধি করে, যার ফলে তাদের মিথস্ক্রিয়া দক্ষতা উন্নত হয়। যাইহোক, এর্বিয়াম-ডপড ফাইবারের কমে যাওয়া মূল ব্যাসও প্রচলিত ফাইবারের সাথে একটি মোড ফিল্ডের অমিলের দিকে নিয়ে যায়, যার ফলে আরও বেশি প্রতিফলন এবং সংযোগ নষ্ট হয়। সমাধান হল প্রতিসরণ সূচক কম করার জন্য অল্প পরিমাণে ফ্লোরিন দিয়ে ফাইবারকে ডোপ করা, যার ফলে প্রচলিত ফাইবারের সাথে মিলের স্তর অর্জনের জন্য মোড ক্ষেত্রের ব্যাস বৃদ্ধি করা হয়। অতিরিক্তভাবে, ফিউশন স্প্লিসিংয়ের সময়, ট্রানজিশন ফাইবার ব্যবহার করে বা মূল ব্যাস কমাতে প্রচলিত ফাইবার সংযোগকারীকে লম্বা করে মোড ক্ষেত্রের ব্যাসের অমিল কমানো যেতে পারে।

আরো দক্ষ পরিবর্ধন অর্জনের জন্য, এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার তৈরির সময়, বেশিরভাগ আয়ন ফাইবার কোরের কেন্দ্রীয় অঞ্চলে ঘনীভূত হয়। এর কারণ হল, অপটিক্যাল ফাইবারে, ফাইবার কোর অক্ষ বরাবর সবচেয়ে শক্তিশালী আলোর তীব্রতা সহ, সংকেত এবং পাম্প আলোর আলোর ক্ষেত্রগুলিকে আনুমানিকভাবে গাউসিয়ান বিতরণ করা বিবেচনা করা যেতে পারে। প্যারাক্সিয়াল অঞ্চলে মলিবডেনাম আয়নগুলির উপস্থিতি আলো এবং পদার্থের মধ্যে বৃহত্তর মিথস্ক্রিয়া করার অনুমতি দেয়, যার ফলে শক্তি রূপান্তর দক্ষতা উন্নত হয়। এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (EDFAs) প্রয়োগের উপর নির্ভর করে, EDFA ডিজাইনের জন্য বিভিন্ন ধরনের এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার পাওয়া যায়। উদাহরণ স্বরূপ, EDF-PAX-01 প্রকারটি সার্কিট পরিবর্ধক এবং প্রিঅ্যাম্প্লিফায়ারগুলিতে ডিজাইন করার জন্য ব্যবহার করা হয়, একটি ফ্ল্যাট এবং প্রশস্ত লাভ ব্যান্ডউইথ প্রদর্শন করে; EDF-LAX-01 প্রকার ইন-সার্কিট অ্যামপ্লিফায়ারগুলিতে ব্যবহার করা যেতে পারে, উচ্চ শক্তি রূপান্তর দক্ষতা এবং কম শব্দ প্রদান করে; এবং EDF-BAX-01 প্রকার উচ্চ আউটপুট শক্তি প্রদান করে, ইত্যাদি।

পাম্পের উৎস হল EDFA (ইলেক্ট্রো-ডোপড ফাইবার অপটিক অ্যামপ্লিফায়ার) এর আরেকটি মূল উপাদান। এটি অপটিক্যাল সিগন্যাল পরিবর্ধনের জন্য পর্যাপ্ত শক্তি সরবরাহ করে, অ্যাক্টিভেটর কণার জনসংখ্যার বিপরীততা অর্জনের জন্য একটি প্রয়োজনীয় শর্ত। যেহেতু পাম্পের উৎস সরাসরি EDFA-এর কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে, তাই এটির উচ্চ আউটপুট শক্তি, ভাল স্থিতিশীলতা এবং দীর্ঘ আয়ু থাকা প্রয়োজন। 980nm এবং 1480nm পাম্প তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ ব্যবহারিক EDFA পাম্পের উত্সগুলি হল সমস্ত লেজার ডায়োড। 980nm পাম্প উত্সটি কম শব্দ, উচ্চ পাম্পের দক্ষতা এবং কয়েকশ মিলিওয়াট পর্যন্ত পাওয়ারের সুবিধার কারণে বেশি ব্যবহৃত হয়।

 

পাম্পের আলো এবং সংকেত একই সাথে অপটিক্যাল ফাইবারে প্রবেশ করে। এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার ইনলেটে পাম্পের আলো সবচেয়ে শক্তিশালী। এটি ফাইবার বরাবর প্রচারের সাথে সাথে, এটি ধীরে ধীরে সংকেত আলোতে শক্তি স্থানান্তর করে, সংকেতের শক্তি বৃদ্ধি করে যখন এর নিজস্ব শক্তি ধীরে ধীরে হ্রাস পায়।

 

বিভিন্ন পাম্পিং পদ্ধতির অধীনে আউটপুট শক্তি এবং শব্দ বৈশিষ্ট্যগুলি নিম্নলিখিত চিত্রগুলিতে তুলনা করা হয়েছে। চিত্র a আউটপুট অপটিক্যাল সিগন্যাল পাওয়ার এবং পাম্প অপটিক্যাল শক্তির মধ্যে সম্পর্ক দেখায়; তিনটি পাম্পিং পদ্ধতির ডিফারেনশিয়াল রূপান্তর দক্ষতা যথাক্রমে 61%, 76% এবং 77%। চিত্র b গোলমাল চিত্র এবং পরিবর্ধকের আউটপুট অপটিক্যাল শক্তির মধ্যে সম্পর্ক দেখায়। আউটপুট অপটিক্যাল শক্তি বাড়ার সাথে সাথে কণার বিপরীত সংখ্যা হ্রাস পায়, ফলে শব্দের চিত্র বৃদ্ধি পায়। চিত্র c শব্দ চিত্র এবং এর্বিয়াম-ডপড ফাইবারের দৈর্ঘ্যের মধ্যে সম্পর্ক দেখায়। চিত্র থেকে দেখা যায়, এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবারের দৈর্ঘ্য নির্বিশেষে, কো{10}নির্দেশিক পাম্পিং পদ্ধতির সাথে EDFA-এর সর্বনিম্ন শব্দ আছে।