1. کی درجہ بندیFiberAایمپلیفائرز
آپٹیکل امپلیفائر کی تین اہم اقسام ہیں:
(1) سیمی کنڈکٹر آپٹیکل یمپلیفائر (SOA، Semiconductor Optical Amplifier)؛
(2) آپٹیکل فائبر ایمپلیفائر جو نایاب زمینی عناصر کے ساتھ ڈوپڈ ہیں (اربیئم ایر، تھولیئم ٹی ایم، پراسیوڈیمیم پی آر، روبیڈیم این ڈی، وغیرہ)، بنیادی طور پر ایربیم ڈوپڈ فائبر ایمپلیفائر (ای ڈی ایف اے)، نیز تھولیئم ڈوپڈ فائبر ایمپلیفائرز (TDFA) اور پراسیوڈیمیم ڈوپڈ فائبر ایمپلیفائرز (PDFA) وغیرہ۔
(3) نان لائنر فائبر یمپلیفائر، بنیادی طور پر فائبر رامان یمپلیفائر (FRA، فائبر رامان یمپلیفائر)۔ان آپٹیکل ایمپلیفائرز کی اہم کارکردگی کا موازنہ ٹیبل میں دکھایا گیا ہے۔
EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)
کوارٹج فائبر کو نایاب زمینی عناصر (جیسے Nd، Er، Pr، Tm، وغیرہ) کے ساتھ ڈوپ کر کے ایک ملٹی لیول لیزر سسٹم تشکیل دیا جا سکتا ہے، اور پمپ لائٹ کی کارروائی کے تحت ان پٹ سگنل لائٹ کو براہ راست بڑھا دیا جاتا ہے۔مناسب آراء فراہم کرنے کے بعد، ایک فائبر لیزر تشکیل دیا جاتا ہے.Nd-doped فائبر یمپلیفائر کی ورکنگ ویو لینتھ 1060nm اور 1330nm ہے، اور فائبر آپٹک کمیونیکیشن کے بہترین سنک پورٹ سے انحراف اور دیگر وجوہات کی وجہ سے اس کی نشوونما اور اطلاق محدود ہے۔EDFA اور PDFA کی آپریٹنگ طول موج بالترتیب آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن کے سب سے کم نقصان (1550nm) اور صفر ڈسپریشن ویو لینتھ (1300nm) کی ونڈو میں ہیں، اور TDFA S-band میں کام کرتا ہے، جو آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن سسٹم ایپلی کیشنز کے لیے بہت موزوں ہیں۔ .خاص طور پر EDFA، سب سے تیز رفتار ترقی، عملی رہی ہے۔
دیPای ڈی ایف اے کا اصول
EDFA کا بنیادی ڈھانچہ شکل 1(a) میں دکھایا گیا ہے، جو بنیادی طور پر ایک فعال میڈیم پر مشتمل ہے (اربیم ڈوپڈ سلکا فائبر تقریباً دسیوں میٹر لمبا ہے، جس کا بنیادی قطر 3-5 مائیکرون ہے اور ڈوپنگ ارتکاز (25) -1000)x10-6)، پمپ لائٹ سورس (990 یا 1480nm LD)، آپٹیکل کپلر اور آپٹیکل آئسولیٹر۔سگنل لائٹ اور پمپ لائٹ ایربیئم فائبر میں ایک ہی سمت (کوڈائریکشنل پمپنگ)، مخالف سمتوں (ریورس پمپنگ) یا دونوں سمتوں (دو طرفہ پمپنگ) میں پھیل سکتے ہیں۔جب سگنل لائٹ اور پمپ لائٹ کو ایک ہی وقت میں ایربیئم فائبر میں داخل کیا جاتا ہے، تو پمپ لائٹ (شکل 1 (بی)، تین سطحی نظام) کے عمل کے تحت ایربیم آئنز ایک اعلی توانائی کی سطح پر پرجوش ہوتے ہیں۔ اور میٹاسٹیبل توانائی کی سطح پر تیزی سے زوال پذیر ہو جاتا ہے، جب یہ واقعہ سگنل لائٹ کے عمل کے تحت زمینی حالت میں واپس آجاتا ہے، تو یہ سگنل لائٹ کے مطابق فوٹان خارج کرتا ہے، تاکہ سگنل کو بڑھایا جائے۔شکل 1 (c) اس کا وسیع شدہ اچانک اخراج (ASE) سپیکٹرم ہے جس میں ایک بڑی بینڈوتھ (20-40nm تک) اور بالترتیب 1530nm اور 1550nm کے مساوی دو چوٹیاں ہیں۔
EDFA کے اہم فوائد میں زیادہ فائدہ، بڑی بینڈوتھ، زیادہ آؤٹ پٹ پاور، زیادہ پمپ کی کارکردگی، کم اندراج نقصان، اور پولرائزیشن کی حالت میں غیر حساسیت ہے۔
2. فائبر آپٹیکل امپلیفائر کے ساتھ مسائل
اگرچہ آپٹیکل ایمپلیفائر (خاص طور پر EDFA) کے بہت سے شاندار فوائد ہیں، لیکن یہ ایک مثالی یمپلیفائر نہیں ہے۔اضافی شور کے علاوہ جو سگنل کے SNR کو کم کرتا ہے، اس میں کچھ دوسری خامیاں بھی ہیں، جیسے:
- ایمپلیفائر بینڈوڈتھ کے اندر گین اسپیکٹرم کی ناہمواری ملٹی چینل ایمپلیفیکیشن کی کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔
- جب آپٹیکل ایمپلیفائرز کو جھنجھوڑ دیا جاتا ہے، تو ASE شور، فائبر کی بازی اور غیر لکیری اثرات کے اثرات جمع ہوں گے۔
ایپلی کیشن اور سسٹم ڈیزائن میں ان مسائل پر غور کیا جانا چاہیے۔
3. آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن سسٹم میں آپٹیکل ایمپلیفائر کا اطلاق
آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن سسٹم میں،فائبر آپٹیکل یمپلیفائرٹرانسمیشن کی طاقت کو بڑھانے کے لیے نہ صرف ٹرانسمیٹر کے پاور بوسٹ ایمپلیفائر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، بلکہ وصول کرنے والی حساسیت کو بہتر بنانے کے لیے وصول کنندہ کے پریمپلیفائر کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، اور ٹرانسمیشن کو بڑھانے کے لیے روایتی آپٹیکل-الیکٹریکل-آپٹیکل ریپیٹر کی جگہ بھی لے سکتا ہے۔ فاصلے اور تمام نظری مواصلات کا احساس.
آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن سسٹمز میں، ٹرانسمیشن فاصلے کو محدود کرنے والے اہم عوامل آپٹیکل فائبر کا نقصان اور پھیلاؤ ہیں۔ایک تنگ سپیکٹرم روشنی کے ذریعہ کا استعمال کرتے ہوئے، یا صفر بازی طول موج کے قریب کام کرتے ہوئے، فائبر کی بازی کا اثر کم ہوتا ہے۔اس سسٹم کو ہر ریلے اسٹیشن پر مکمل سگنل ٹائمنگ ری جنریشن (3R ریلے) انجام دینے کی ضرورت نہیں ہے۔آپٹیکل ایمپلیفائر (1R ریلے) کے ساتھ آپٹیکل سگنل کو براہ راست بڑھانا کافی ہے۔آپٹیکل ایمپلیفائر نہ صرف لمبی دوری کے ٹرنک سسٹم میں بلکہ آپٹیکل فائبر ڈسٹری بیوشن نیٹ ورکس میں بھی استعمال کیے جا سکتے ہیں، خاص طور پر WDM سسٹمز میں، بیک وقت متعدد چینلز کو بڑھاوا دینے کے لیے۔
1) ٹرنک آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن سسٹمز میں آپٹیکل امپلیفائر کا اطلاق
تصویر 2 ٹرنک آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن سسٹم میں آپٹیکل ایمپلیفائر کے اطلاق کا ایک اسکیمیٹک خاکہ ہے۔(a) تصویر سے پتہ چلتا ہے کہ آپٹیکل ایمپلیفائر کو ٹرانسمیٹر کے پاور بوسٹ ایمپلیفائر اور ریسیور کے پریمپلیفائر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے تاکہ غیر ریلے کا فاصلہ دوگنا ہو جائے۔مثال کے طور پر، EDFA، سسٹم ٹرانسمیشن کو اپنانا 1.8Gb/s کا فاصلہ 120km سے 250km تک بڑھ جاتا ہے یا یہاں تک کہ 400km تک پہنچ جاتا ہے۔شکل 2 (b)-(d) ملٹی ریلے سسٹمز میں آپٹیکل ایمپلیفائر کا اطلاق ہے۔شکل (b) روایتی 3R ریلے موڈ ہے۔شکل (c) 3R ریپیٹرز اور آپٹیکل ایمپلیفائرز کا مخلوط ریلے موڈ ہے۔شکل 2 (d) یہ ایک آل آپٹیکل ریلے موڈ ہے۔ایک آل آپٹیکل کمیونیکیشن سسٹم میں، اس میں ٹائمنگ اور ری جنریشن سرکٹس شامل نہیں ہیں، اس لیے یہ تھوڑا سا شفاف ہے، اور کوئی "الیکٹرانک بوتل سرگوشی" کی پابندی نہیں ہے۔جب تک دونوں سروں پر بھیجنے اور وصول کرنے والے آلات کو تبدیل کر دیا جاتا ہے، کم شرح سے اعلی شرح تک اپ گریڈ کرنا آسان ہے، اور آپٹیکل ایمپلیفائر کو تبدیل کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔
2) آپٹیکل فائبر ڈسٹری بیوشن نیٹ ورک میں آپٹیکل ایمپلیفائر کا اطلاق
آپٹیکل ایمپلیفائرز (خاص طور پر EDFA) کے زیادہ پاور آؤٹ پٹ فوائد براڈ بینڈ ڈسٹری بیوشن نیٹ ورکس میں بہت مفید ہیں (جیسےCATVنیٹ ورکس)۔روایتی CATV نیٹ ورک سماکشیی کیبل کو اپناتا ہے، جسے ہر کئی سو میٹر پر بڑھانا پڑتا ہے، اور نیٹ ورک کی سروس کا رداس تقریباً 7 کلومیٹر ہے۔آپٹیکل ایمپلیفائر کا استعمال کرتے ہوئے آپٹیکل فائبر CATV نیٹ ورک نہ صرف تقسیم شدہ صارفین کی تعداد میں بہت زیادہ اضافہ کر سکتا ہے بلکہ نیٹ ورک کے راستے کو بھی وسیع کر سکتا ہے۔حالیہ پیش رفت سے پتہ چلتا ہے کہ آپٹیکل فائبر/ہائبرڈ (HFC) کی تقسیم دونوں کی طاقتوں کو کھینچتی ہے اور مضبوط مسابقت رکھتی ہے۔
شکل 4 ٹی وی کے 35 چینلز کی AM-VSB ماڈیولیشن کے لیے آپٹیکل فائبر ڈسٹری بیوشن نیٹ ورک کی ایک مثال ہے۔ٹرانسمیٹر کا روشنی کا ذریعہ DFB-LD ہے جس کی طول موج 1550nm اور آؤٹ پٹ پاور 3.3dBm ہے۔پاور ڈسٹری بیوشن ایمپلیفائر کے طور پر 4 لیول EDFA کا استعمال کرتے ہوئے، اس کی ان پٹ پاور تقریباً -6dBm ہے، اور اس کی آؤٹ پٹ پاور تقریباً 13dBm ہے۔آپٹیکل ریسیور کی حساسیت -9.2d Bm۔تقسیم کی 4 سطحوں کے بعد، صارفین کی کل تعداد 4.2 ملین تک پہنچ گئی ہے، اور نیٹ ورک کا راستہ دسیوں کلومیٹر سے زیادہ ہے۔ٹیسٹ کا وزنی سگنل ٹو شور کا تناسب 45dB سے زیادہ تھا، اور EDFA نے CSO میں کمی کا سبب نہیں بنایا۔
پوسٹ ٹائم: اپریل-23-2023