Fiber Optical အသံချဲ့စက်

Fiber Optical Amplifier သည် Gain Medium အဖြစ် Optical Fiber ကို အသုံးပြု၍ Optical Amplifier အမျိုးအစားတစ်ခုဖြစ်သည်။ ပုံမှန်အားဖြင့်၊ အမြတ်အလတ်စားသည် erbium (EDFA၊ Erbium-Doped Fiber Amplifier)၊ neodymium၊ ytterbium (YDFA)၊ praseodymium နှင့် thulium ကဲ့သို့သော ရှားပါးမြေကြီးအိုင်းယွန်းများဖြင့် ဖော်စပ်ထားသော ဖိုက်ဘာဖြစ်သည်။ ဤတက်ကြွသောအညစ်အကြေးများကို ဖိုက်ဘာ-တွဲထားသော diode လေဆာကဲ့သို့သော လေဆာမှအလင်းဖြင့် စုပ်ယူပါသည်။ ကိစ္စအများစုတွင်၊ pump light နှင့် amplified signal light သည် fiber core တွင် တပြိုင်နက် လည်ပတ်နေသည်။ ပုံမှန်ဖိုက်ဘာလေဆာသည် Raman အသံချဲ့စက် (အောက်ပုံတွင်ကြည့်ပါ)။

ပုံ 1- a ၏ ဇယားကွက်ရိုးရှင်းသော erbium-doped ဖိုင်ဘာအသံချဲ့စက်. လေဆာဒိုင်အိုဒ နှစ်ခု (LDs) သည် 1550 nm ဝန်းကျင်တွင် အလင်းကို လှိုင်းအလျားချဲ့ပေးနိုင်သည့် erbium-doped fiber သို့ စုပ်ထုတ်စွမ်းအင်ကို ပေးသည်။ မြင်းမြီးစတိုင် Faraday သီးခြားခွဲထုတ်စက်နှစ်ခုသည် နောက်ပြန်ရောင်ပြန်ဟပ်သည့်အလင်းရောင်ကို ခွဲထုတ်ကာ စက်ပစ္စည်းပေါ်ရှိ ၎င်း၏အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ဖယ်ရှားပေးသည်။
အစပိုင်းတွင်၊ ဖိုက်ဘာအမ်ပလီဘာများကို တာဝေးဖိုက်ဘာ-အော်တစ် ဆက်သွယ်ရေးအတွက် အဓိကအသုံးပြုခဲ့ပြီး အချက်ပြမီးအား အချိန်အခါအလိုက် ချဲ့ထွင်ရန် လိုအပ်သည်။ ပုံမှန်အခြေအနေမှာ erbium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာကို အသုံးပြုရပြီး 1500nm ရောင်စဉ်တန်းဒေသရှိ အချက်ပြအလင်း၏ ပါဝါသည် အလယ်အလတ်ဖြစ်သည်။ နောက်ပိုင်းတွင်၊ ဖိုက်ဘာအမ်ပလီယာများကို အခြားအရေးကြီးသောနယ်ပယ်များတွင် အသုံးပြုခဲ့သည်။ မြင့်မားသော ပါဝါဖိုက်ဘာ အသံချဲ့စက်များကို လေဆာပစ္စည်း လုပ်ဆောင်ခြင်းအတွက် အသုံးပြုပါသည်။ ဤအသံချဲ့စက်သည် များသောအားဖြင့် ytterbium-doped double-clad ဖိုင်ဘာကိုအသုံးပြုပြီး signal light ၏ spectral area သည် 1030-1100nm ဖြစ်သည်။ output optical power သည် များစွာသော ကီလိုဝပ်သို့ ရောက်ရှိနိုင်သည်။
သေးငယ်သောမုဒ်ဧရိယာနှင့် ရှည်လျားသောဖိုက်ဘာအလျားကြောင့်၊ အလယ်အလတ်ပါဝါစုပ်စက်၏လုပ်ဆောင်မှုအောက်တွင် ဆယ်ဂဏန်း dB မြင့်မားစွာရရှိနိုင်သည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ၊ ဆိုလိုသည်မှာ၊ မြင့်မားသောအမြတ်ထိရောက်မှု (အထူးသဖြင့် ပါဝါနည်းပါးမှုအတွက်) ကိုရရှိနိုင်ပါသည်။ . စက်ကိရိယာ)။ အများဆုံး အမြတ်ကို များသောအားဖြင့် ASE က ကန့်သတ်ထားသည်။ ဖိုက်ဘာသည် ကြီးမားသော မျက်နှာပြင်မှ ထုထည်အချိုးအစားရှိပြီး တည်ငြိမ်သော single-mode ဂီယာကြောင့် ကောင်းမွန်သော အထွက်ပါဝါကို ရရှိနိုင်ပြီး အထွက်အလင်းသည် အထူးသဖြင့် နှစ်ထပ်ချည်မျှင်များကို အသုံးပြုသည့်အခါတွင် အထူးသဖြင့် အလင်းပြောင်းခြင်း-ကန့်သတ်ထားသော အလင်းတန်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ သို့ရာတွင်၊ စွမ်းအားမြင့်ဖိုက်ဘာအမ်ပလီယာများသည် ပုံမှန်အားဖြင့် ပါဝါထိရောက်မှုအချက်များကြောင့် နောက်ဆုံးအဆင့်တွင် အလွန်မြင့်မားသောအမြတ်မရရှိကြပါ။ ထို့နောက် preamp သည် အမြတ်အများစုကို ပံ့ပိုးပေးပြီး နောက်ဆုံးအဆင့်တွင် ပါဝါအထွက်အား မြင့်မားစေရန်အတွက် အသံချဲ့စက်ကွင်းဆက်တစ်ခု လိုအပ်ပါသည်။
ဖိုက်ဘာအမ်ပလီဖိုင်ယာများ၏ ရရှိမှု saturation သည် semiconductor optical amplifiers (SOAs) နှင့် အတော်လေးကွာခြားပါသည်။ သေးငယ်သော အသွင်ကူးပြောင်းမှု အပိုင်းဖြတ်ပိုင်းနှင့် မြင့်မားသော ရွှဲရွှဲစွမ်းအင်ကြောင့်၊ ၎င်းသည် ပုံမှန်အားဖြင့် erbium-doped ဆက်သွယ်မှုဖိုက်ဘာအမ်ပလီယာများတွင် ဆယ်ဂဏန်း mJ နှင့် ကြီးမားသောမုဒ်ဧရိယာများရှိသော ytterbium-doped amplifier များတွင် mJ ရာနှင့်ချီရောက်ရှိနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ စွမ်းအင်အများအပြား (တစ်ခါတစ်ရံ mJ အများအပြား) ကို ဖိုက်ဘာအသံချဲ့စက်တွင် သိမ်းဆည်းပြီးနောက် တိုတောင်းသောသွေးခုန်နှုန်းဖြင့် ထုတ်ယူနိုင်သည်။ အထွက်သွေးခုန်နှုန်း စွမ်းအင်သည် ရွှဲရွှဲစွမ်းအင်ထက် ပိုများနေမှသာ saturation ကြောင့်ဖြစ်ရသည့် သွေးခုန်နှုန်းပုံပျက်မှုသည် ပြင်းထန်သည်။ mode-locked လေဆာဖြင့်ထုတ်လုပ်ထားသောလေဆာကို ချဲ့ထွင်ပါက၊ saturation ရရှိမှုသည် တူညီသောပါဝါဖြင့် CW လေဆာကိုချဲ့ထွင်ခြင်းနှင့် အတူတူပင်ဖြစ်ပါသည်။
semiconductor optical amplifiers များတွင် ဖြစ်ပေါ်သည့် intersymbol crosstalk များကို ရှောင်ရှားသောကြောင့် အဆိုပါ saturation လက္ခဏာများသည် fiber optic ဆက်သွယ်ရေးအတွက် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။
ဖိုက်ဘာအသံချဲ့စက်များသည် အများအားဖြင့် ရွှဲရွှဲစိုသောဒေသတွင် အလုပ်လုပ်ပါသည်။ ဤနည်းအားဖြင့်၊ အမြင့်ဆုံး output ကိုရရှိနိုင်ပြီး signal output optical power ပေါ်ရှိ pump light တွင်အနည်းငယ်ပြောင်းလဲမှုများ၏အကျိုးသက်ရောက်မှုကိုလျှော့ချလိမ့်မည်။
အမြင့်ဆုံးရရှိမှုသည် အများအားဖြင့် ချဲ့ထွင်ထားသော အလိုအလျောက်ထုတ်လွှတ်မှုအပေါ်တွင်မူတည်သည်၊၊ ပန့်အလင်းပြန်ပါဝါကိုမဟုတ်ဘဲ၊ အမြတ် 40dB ကျော်လွန်သောအခါ ၎င်းသည် ထင်ရှားသည်။ High-gain amplifiers များသည် parasitic reflections များကို ဖယ်ရှားရန် လိုအပ်ပြီး parasitic laser oscillations များကို ထုတ်ပေးနိုင်ပြီး ဖိုက်ဘာကိုပင် ပျက်စီးစေသောကြောင့် optical isolator များကို input နှင့် output တွင် ထည့်သွင်းလေ့ရှိပါသည်။
ASE သည် အသံချဲ့စက် ဆူညံသံစွမ်းဆောင်ရည်အပေါ် အခြေခံကန့်သတ်ချက်တစ်ခု ပေးသည်။ အရှုံးနည်းသော အဆင့်လေးဆင့်ရှိသော အသံချဲ့စက်များတွင် ပိုလျှံသော ဆူညံသံသည် သီအိုရီအရ ကန့်သတ်ချက်သို့ ရောက်ရှိနိုင်သည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ ဆူညံမှုကိန်းဂဏန်းမှာ 3dB ဖြစ်ပြီး သာမာန် lossy-တပိုင်း-သုံးအဆင့်ရရှိသည့် ကြားခံတွင် ဆူညံသံထက် ပိုကြီးသည့် ဆူညံသံပမာဏသည် မြင့်မားသော 3dB ဖြစ်သည်။ ASE နှင့် ပိုလျှံသော ဆူညံသံများသည် ယေဘုယျအားဖြင့် နောက်ပြန်စုပ်ထားသော လေဆာများတွင် ပိုကြီးသည်။
ပန့်အလင်းရင်းမြစ်သည် ဆူညံသံအချို့ကိုလည်း မိတ်ဆက်ပေးသည်။ ဤဆူညံသံများသည် အမြတ်နှင့် အချက်ပြအထွက်ပါဝါကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်သည်၊ သို့သော် ဆူညံသံကြိမ်နှုန်းသည် အထက်စွမ်းအင်အခြေအနေ၏ သက်တမ်းတစ်လျှောက် ပြောင်းပြန်ထက် များစွာကြီးမားသောအခါတွင် သက်ရောက်မှုမရှိပါ။ (လေဆာ-တက်ကြွသောအိုင်းယွန်းများသည် စွမ်းအင်သိုလှောင်မှုနှင့်ဆင်တူပြီး ကြိမ်နှုန်းမြင့်ပါဝါအတက်အကျများကို လျှော့ချပေးသည်။) ဘုံဘိုင်စွမ်းအင်ပြောင်းလဲမှုများသည် အပူချိန်ပြောင်းလဲမှုများကို ဖြစ်စေပြီး အဆင့်အမှားအယွင်းများအဖြစ် ပြောင်းလဲသွားစေသည်။
ASE ကိုယ်တိုင်သည် အလင်းအမှောင် အရင်းအမြစ်တစ်ခုအဖြစ် အသုံးပြုနိုင်ပြီး၊ ၎င်းသည် အလင်းအဆက်အစပ် ပုံရိပ်ဖော်ရာတွင် လိုအပ်သော အချိန်တိုအတွင်း ဆက်စပ်မှု နည်းပါးသည်။ superradiant light source သည် high gain fiber laser နှင့် ဆင်တူသည်။