ऑप्टिकल एम्पलीफायर सिग्नल की शक्ति में सुधार करते हैं
Nov 25, 2025|
फ़ाइबर या मुक्त -स्पेस लिंक में, ऑप्टिकल सिग्नल धीरे-धीरे ताकत खो देते हैं। हानि कई स्रोतों से होती है -फाइबर अवशोषण, इंटरफ़ेस बिखराव, और खराब कनेक्टर युग्मन। 1550 एनएम पर एकल -मोड फाइबर में आम तौर पर 0.2-0.5 डीबी/किमी के आसपास क्षीणन होता है, और लंबी दूरी (50 किमी+) पर, सिग्नल उस स्तर से नीचे गिर सकता है जिसे रिसीवर विश्वसनीय रूप से पहचान सकता है। वास्तविक दुनिया में तैनाती में, पुराने फाइबर अक्सर सिद्धांत की तुलना में अधिक नुकसान दिखाते हैं, आमतौर पर खराब कनेक्शन या सूक्ष्म मोड़ के कारण।
प्रवर्धन विधियाँ
ऑप्टिकल एम्पलीफायरसिग्नल की शक्ति को विद्युत रूप में परिवर्तित किए बिना बढ़ाएँ। सिद्धांत सीधा है: कमजोर प्रकाश को एक लाभ माध्यम में डालें, जहां यह अधिक फोटॉन उत्पन्न करने के लिए उत्तेजित कणों के साथ संपर्क करता है। ऊर्जा ऑप्टिकल पंपिंग या विद्युत धारा इंजेक्शन से आती है। पंप एक जनसंख्या व्युत्क्रम बनाता है, जिससे सिग्नल फोटॉन को अतिरिक्त फोटॉन उत्सर्जन अनिवार्य रूप से ऑप्टिकल प्रवर्धन को ट्रिगर करने की अनुमति मिलती है।
व्यवहार में, पंपिंग विधि का चयन लाभ बैंडविड्थ और बिजली की जरूरतों पर निर्भर करता है। फ़ाइबर एम्पलीफायर आमतौर पर ऑप्टिकल पंपिंग का उपयोग करते हैं, जबकि सेमीकंडक्टर एम्पलीफायर विद्युत चालित होते हैं।
संचार नेटवर्क में तैनाती
लंबी दूरी के नेटवर्क आमतौर पर फाइबर हानि की भरपाई के लिए हर 80-100 किमी पर एक एम्पलीफायर लगाते हैं। एम्पलीफायर का लाभ आम तौर पर 20-30 डीबी तक होता है, जिससे उम्र बढ़ने या रखरखाव के लिए कुछ मार्जिन बच जाता है।
महानगरीय नेटवर्क में, सिग्नल कई गंतव्यों में विभाजित होते हैं। प्रत्येक 1:2 विभाजन से लगभग 3 डीबी हानि होती है। स्प्लिटर के बाद एक एम्पलीफायर लगाने से प्रत्येक शाखा उपयोग योग्य स्तर पर बहाल हो जाती है। रिसीवर्स के सामने प्री{6}एम्प्लीफायर भी आम हैं-वे कमजोर सिग्नल को बढ़ावा देते हैं ताकि रिसीवर को अत्यधिक संवेदनशीलता की आवश्यकता न हो।
विशेषताएँ प्राप्त करें
लाभ पंप शक्ति, सिग्नल तरंग दैर्ध्य और इनपुट शक्ति पर निर्भर करता है। कम इनपुट शक्तियों पर, एम्पलीफायर रैखिक रूप से संचालित होता है और लाभ स्थिर होता है। उच्च इनपुट शक्तियों पर, संग्रहित ऊर्जा ख़त्म हो जाती है, लाभ कम हो जाता है-यह संतृप्ति है और अधिकतम आउटपुट को सीमित करती है।
गेन बैंडविड्थ यह निर्धारित करता है कि कौन सी तरंग दैर्ध्य को बढ़ाया जा सकता है। दुर्लभ -अर्थ-डोप्ड फ़ाइबर एम्पलीफायर्स सी- या एल-बैंड में 30-40 एनएम को कवर करते हैं; सेमीकंडक्टर एम्पलीफायर व्यापक स्पेक्ट्रा को कवर करते हैं, कभी-कभी 100 एनएम से अधिक, लेकिन कम शिखर लाभ के साथ।
तापमान भी मायने रखता है. उच्च तापमान फोनन इंटरैक्शन को बढ़ाता है, जिससे लाभ थोड़ा कम हो जाता है। बाहरी इंस्टॉलेशन में आमतौर पर -5 डिग्री से +70 डिग्री तक स्थिर रहने के लिए थर्मल नियंत्रण शामिल होता है।
शोर का जोड़
एम्पलीफायर शोर जोड़ते हैं, मुख्य रूप से सिग्नल बैंडविड्थ के भीतर सहज उत्सर्जन फोटॉन से। शोर के आंकड़े आम तौर पर 3-7 डीबी होते हैं। जब कई एम्पलीफायरों को कैस्केड किया जाता है, तो शोर जमा हो जाता है। 10 चरणों के बाद, एसएनआर एक अनएम्प्लिफाइड सिस्टम की तुलना में 30-70 डीबी गिर सकता है, इसलिए डिजाइनरों को लंबे लिंक के लिए सावधानीपूर्वक योजना बनानी होगी।
बिजली की आवश्यकताएं
फ़ाइबर एम्पलीफायरों को आमतौर पर 100-500 मेगावाट पंप शक्ति (980 एनएम या 1480 एनएम) की आवश्यकता होती है। उच्च पंप शक्ति उत्पादन बढ़ाती है लेकिन अंततः घटते रिटर्न के साथ संतृप्ति को प्रभावित करती है।
विद्युत खपत: पंप लेजर और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ फाइबर एम्पलीफायर आमतौर पर 5-20 डब्ल्यू खींचते हैं; सेमीकंडक्टर एम्पलीफायर 1-5 वॉट की खपत करते हैं। कूलिंग के साथ उच्च - पावर सेटअप कुल खपत को दोगुना कर सकते हैं।
स्थापना संबंधी विचार
इंस्टॉल करते समय, दोलन से बचने के लिए इनपुट/आउटपुट कनेक्टर रिटर्न लॉस को आमतौर पर -45 डीबी से नीचे देखें। अधिकांश एम्पलीफायरों में प्रतिबिंबों को अवरुद्ध करने के लिए आइसोलेटर्स शामिल होते हैं।
पर्यावरणीय कारक मायने रखते हैं: उच्च आर्द्रता प्रकाशिकी पर संघनित हो सकती है, कंपन घटकों को गलत संरेखित कर सकता है, हवाई मार्गों को मौसम प्रतिरोधी आवास की आवश्यकता होती है, और भूमिगत वाल्टों को पानी और मिट्टी के दबाव से सुरक्षा की आवश्यकता होती है।
प्रदर्शन विशिष्टताएँ
मुख्य विशिष्टताओं में शामिल हैं:
छोटा-संकेत लाभ: कम इनपुट शक्ति पर प्रवर्धन
संतृप्ति उत्पादन शक्ति: अधिकतम वितरण योग्य शक्ति
समतलता प्राप्त करें: बहु-तरंगदैर्घ्य प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण
ध्रुवीकरण-निर्भर लाभ: इनपुट ध्रुवीकरण के प्रति संवेदनशीलता
गतिशील अनुप्रयोगों को लाभ पुनर्प्राप्ति समय पर भी विचार करने की आवश्यकता है। तेजी से पुनःप्राप्ति (<1 μs) suits packet-switched networks; slower recovery (10–100 μs) is enough for circuit-switched systems.
तरंगदैर्घ्य-विशिष्ट संचालन
विभिन्न तरंग दैर्ध्य बैंड को अलग-अलग एम्पलीफायरों की आवश्यकता होती है:
1550 एनएम: अर्बियम-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर (ईडीएफए)
1310 एनएम: सेमीकंडक्टर एम्पलीफायर या रमन एम्प्लीफिकेशन
1625-1675 एनएम: थ्यूलियम - या बिस्मथ - डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर्स
मल्टी-बैंड सिस्टम को प्रत्येक बैंड के लिए अलग एम्पलीफायर श्रृंखला की आवश्यकता होती है, जिससे लागत और जटिलता बढ़ जाती है।
निगरानी एवं नियंत्रण
एम्पलीफायरों में आमतौर पर मॉनिटरिंग सिस्टम होते हैं, जो पावर को ट्रैक करने के लिए इनपुट/आउटपुट के एक छोटे हिस्से का दोहन करते हैं। स्वचालित लाभ नियंत्रण प्रवर्धन को स्थिर रखता है। नियंत्रण लूप इनपुट विविधताओं या पंप बहाव को संभालने के लिए पंप करंट या ऑप्टिकल एटेन्यूएटर्स को समायोजित करते हैं।
रिमोट प्रबंधन स्थिति {{0}पावर, पंप करंट, तापमान आदि देखने की अनुमति देता है - और असामान्य स्थितियों के लिए अलार्म भेजता है, जिससे क्षेत्र का दौरा कम हो जाता है।