គោលការណ៍និងការអនុវត្តEDFA erbium-doped fiber amplifier
រចនាសម្ព័ន្ធមូលដ្ឋាននៃអេឌីអេអេឧបករណ៍ពង្រីកជាតិសរសៃ erbium-doped ដែលត្រូវបានផ្សំឡើងជាចម្បងដោយឧបករណ៍ផ្ទុកសកម្ម (សរសៃរ៉ែថ្មខៀវ doped ប្រវែងរាប់សិបម៉ែត្រ អង្កត់ផ្ចិតស្នូល 3-5 មីក្រូ កំហាប់សារធាតុ doping (25-1000)x10-6) ប្រភពពន្លឺបូម (990 ឬ 1480nm LD) ឧបករណ៍ភ្ជាប់អុបទិក និងឧបករណ៍ញែកអុបទិក។ ភ្លើងសញ្ញា និងភ្លើងបូមអាចផ្សព្វផ្សាយក្នុងទិសដៅតែមួយ (ការបូមរួមគ្នា) ទិសដៅផ្ទុយ (ការបូមបញ្ច្រាស) ឬទិសដៅទាំងពីរ (ការបូមទ្វេទិស) នៅក្នុងសរសៃ Erbium ។ នៅពេលដែលភ្លើងសញ្ញា និងពន្លឺបូមត្រូវបានចាក់ចូលទៅក្នុងសរសៃ erbium ក្នុងពេលដំណាលគ្នានោះ អ៊ីយ៉ុង erbium រំភើបដល់កម្រិតថាមពលខ្ពស់ (ប្រព័ន្ធបីកម្រិត) នៅក្រោមសកម្មភាពនៃពន្លឺបូម ហើយឆាប់រលាយដល់កម្រិតដែលអាចរំលាយបាន។ នៅពេលដែលវាត្រលប់ទៅស្ថានភាពដីក្រោមសកម្មភាពនៃពន្លឺសញ្ញាឧបទ្ទវហេតុ ហ្វូតុនដែលត្រូវគ្នានឹងពន្លឺសញ្ញាត្រូវបានបញ្ចេញ ដូច្នេះសញ្ញាត្រូវបានពង្រីក។ វិសាលគមនៃការបំភាយដោយឯកឯង (ASE) របស់វាមានកម្រិតបញ្ជូនធំ (រហូតដល់ 20-40nm) និងមានកំពូលពីរដែលត្រូវគ្នាទៅនឹង 1530nm និង 1550nm រៀងគ្នា។
គុណសម្បត្តិចម្បងរបស់ឧបករណ៍ពង្រីក EDFAមានការកើនឡើងខ្ពស់ កម្រិតបញ្ជូនធំ ថាមពលទិន្នផលខ្ពស់ ប្រសិទ្ធភាពបូមខ្ពស់ ការបាត់បង់ការបញ្ចូលទាប និងភាពមិនស៊ីសង្វាក់ទៅនឹងស្ថានភាពប៉ូឡូរីស។
គោលការណ៍ការងាររបស់ឧបករណ៍ពង្រីកជាតិសរសៃ erbium-doped
ឧបករណ៍ពង្រីកជាតិសរសៃ Erbium-doped (ឧបករណ៍ពង្រីកអុបទិក EDFA) ត្រូវបានផ្សំឡើងជាចម្បងដោយជាតិសរសៃ erbium-doped (ប្រវែងប្រហែល 10-30m) និងប្រភពពន្លឺបូម។ គោលការណ៍ការងារគឺថាជាតិសរសៃ erbium-doped បង្កើតវិទ្យុសកម្មដែលជំរុញនៅក្រោមសកម្មភាពនៃប្រភពពន្លឺដែលបានបូម (រលកប្រវែង 980nm ឬ 1480nm) ហើយពន្លឺវិទ្យុសកម្មបានផ្លាស់ប្តូរជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូរនៃសញ្ញាពន្លឺបញ្ចូល ដែលស្មើនឹងការពង្រីកសញ្ញាពន្លឺបញ្ចូល។ លទ្ធផលបង្ហាញថា ការកើនឡើងនៃអំព្លីហ្វ័រអ៊ីអ៊ែរប៊ីញ៉ូម ជាធម្មតាគឺ 15-40db ហើយចម្ងាយបញ្ជូនតអាចកើនឡើងជាង 100 គីឡូម៉ែត្រ។ ដូច្នេះមនុស្សមិនអាចជួយអ្វីបានក្រៅពីសួរថា: ហេតុអ្វីបានជាអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រគិតអំពីការប្រើប្រាស់សារធាតុ doped erbium នៅក្នុងអំភ្លី fiber ដើម្បីបង្កើនអាំងតង់ស៊ីតេនៃរលកពន្លឺ? យើងដឹងថា erbium គឺជាធាតុកម្រនៃផែនដី ហើយធាតុកម្រមានលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធពិសេសរបស់វា។ សារធាតុ Doping ធាតុកម្រនៃផែនដីនៅក្នុងឧបករណ៍អុបទិកត្រូវបានប្រើប្រាស់អស់រយៈពេលជាយូរដើម្បីកែលម្អដំណើរការនៃឧបករណ៍អុបទិក ដូច្នេះនេះមិនមែនជាកត្តាចៃដន្យនោះទេ។ លើសពីនេះទៀតហេតុអ្វីបានជារលកនៃប្រភពពន្លឺបូមត្រូវបានជ្រើសរើសនៅ 980nm ឬ 1480nm? ជាការពិត រលកនៃប្រភពពន្លឺបូមអាចមាន 520nm, 650nm, 980nm, និង 1480nm ប៉ុន្តែការអនុវត្តបានបង្ហាញថា រលកនៃប្រភពពន្លឺបូម 1480nm គឺមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់បំផុត បន្ទាប់មករលកនៃប្រភពពន្លឺបូម 980nm ។
រចនាសម្ព័ន្ធរាងកាយ
រចនាសម្ព័នមូលដ្ឋាននៃអំភ្លីជាតិ erbium-doped fiber amplifier (EDFA Optical Amplifier)។ មានឧបករណ៍ដាច់ស្រយាលមួយនៅចុងបញ្ចូល និងចុងទិន្នផល គោលបំណងគឺដើម្បីធ្វើឱ្យការបញ្ជូនសញ្ញាអុបទិក។ ម៉ាស៊ីនបូមទឹកមានរលកប្រវែង 980nm ឬ 1480nm ហើយត្រូវបានប្រើដើម្បីផ្តល់ថាមពល។ មុខងាររបស់ Coupler គឺដើម្បីភ្ជាប់សញ្ញាអុបទិកបញ្ចូល និងភ្លើងបូមចូលទៅក្នុងសរសៃ erbium-doped ហើយផ្ទេរថាមពលនៃពន្លឺបូមទៅសញ្ញាអុបទិកបញ្ចូលតាមរយៈសកម្មភាពនៃជាតិសរសៃ erbium-doped ដូច្នេះដើម្បីដឹងពីការពង្រីកថាមពលនៃសញ្ញាអុបទិកបញ្ចូល។ ដើម្បីទទួលបានថាមពលអុបទិកទិន្នផលខ្ពស់ និងសន្ទស្សន៍សំលេងរំខានទាប ឧបករណ៍ពង្រីកជាតិសរសៃ Erbium-doped ដែលប្រើក្នុងការអនុវត្តអនុវត្តរចនាសម្ព័ន្ធនៃប្រភពស្នប់ពីរ ឬច្រើនជាមួយឧបករណ៍ដាច់ពីគ្នានៅកណ្តាលដើម្បីញែកគ្នាទៅវិញទៅមក។ ដើម្បីទទួលបានខ្សែកោងការទទួលបានកាន់តែធំនិងរលោង តម្រងសម្រិតសម្រាំងចំណេញត្រូវបានបន្ថែម។
EDFA មានផ្នែកសំខាន់ៗចំនួនប្រាំ៖ Erbium-doped fiber (EDF), Optical coupler (WDM), optical isolator (ISO), Optical Filter, និង Pumping Supply ។ ប្រភពស្នប់ដែលប្រើជាទូទៅរួមមាន 980nm និង 1480nm ហើយប្រភពស្នប់ទាំងពីរនេះមានប្រសិទ្ធភាពបូមខ្ពស់ជាង ហើយត្រូវបានប្រើប្រាស់កាន់តែច្រើន។ មេគុណសំលេងរំខានប្រភពពន្លឺបូម 980nm គឺទាបជាង។ ប្រភពពន្លឺបូម 1480nm មានប្រសិទ្ធភាពបូមខ្ពស់ជាង ហើយអាចទទួលបានថាមពលទិន្នផលធំជាង (ប្រហែល 3dB ខ្ពស់ជាងប្រភពពន្លឺបូម 980nm)។
អត្ថប្រយោជន៍
1. ប្រវែងរលកប្រតិបត្តិការគឺស្របជាមួយនឹងបង្អួច attenuation អប្បបរមានៃជាតិសរសៃរបៀបតែមួយ។
2. ប្រសិទ្ធភាពនៃការភ្ជាប់ខ្ពស់។ ដោយសារវាជាអំព្លីហ្វាយបឺ វាងាយស្រួលក្នុងការភ្ជាប់ជាមួយសរសៃបញ្ជូន។
3. ប្រសិទ្ធភាពបំប្លែងថាមពលខ្ពស់។ ស្នូលនៃ EDF មានទំហំតូចជាងសរសៃបញ្ជូន ហើយពន្លឺសញ្ញា និងពន្លឺបូមត្រូវបានបញ្ជូនក្នុងពេលដំណាលគ្នានៅក្នុង EDF ដូច្នេះសមត្ថភាពអុបទិកត្រូវបានប្រមូលផ្តុំយ៉ាងខ្លាំង។ នេះធ្វើឱ្យអន្តរកម្មរវាងពន្លឺ និងថាមពលមធ្យម Er ion ពេញលេញ រួមជាមួយនឹងប្រវែងសមស្របនៃជាតិសរសៃ erbium-doped ដូច្នេះប្រសិទ្ធភាពបំប្លែងថាមពលពន្លឺគឺខ្ពស់។
4. ការទទួលបានខ្ពស់, សន្ទស្សន៍សំលេងរំខានទាប, ថាមពលទិន្នផលធំ, crosstalk ទាបរវាងឆានែល។
5. លក្ខណៈនៃការទទួលបានស្ថិរភាព៖ EDFA មិនងាយនឹងសីតុណ្ហភាពទេ ហើយការទទួលបានមានទំនាក់ទំនងតិចតួចជាមួយប៉ូល
6. លក្ខណៈពិសេសទទួលបានគឺឯករាជ្យនៃអត្រាប៊ីតប្រព័ន្ធ និងទ្រង់ទ្រាយទិន្នន័យ។
កង្វះខាត
1. ឥទ្ធិពលមិនមែនលីនេអ៊ែរ៖ EDFA ពង្រីកថាមពលអុបទិកដោយបង្កើនថាមពលអុបទិកដែលបានចាក់ចូលទៅក្នុងសរសៃ ប៉ុន្តែធំជាងនេះកាន់តែប្រសើរ។ នៅពេលដែលថាមពលអុបទិកត្រូវបានកើនឡើងដល់កម្រិតជាក់លាក់មួយ ឥទ្ធិពល nonlinear នៃសរសៃអុបទិកនឹងត្រូវបានផលិត។ ដូច្នេះនៅពេលប្រើអំភ្លីអុបទិក គួរតែយកចិត្តទុកដាក់ចំពោះតម្លៃនៃការគ្រប់គ្រងថាមពលអុបទិកដែលចូលមកក្នុងឆានែលតែមួយ។
2. ជួររលកនៃការកើនឡើងត្រូវបានជួសជុល៖ ជួររលកនៃការងាររបស់ C-band EDFA គឺ 1530nm ~ 1561nm; ជួររលកប្រវែងធ្វើការរបស់ L-band EDFA គឺ 1565nm ~ 1625nm ។
3. កម្រិតបញ្ជូនទទួលបានមិនស្មើគ្នា៖ កម្រិតបញ្ជូនទទួលបាននៃ EDFA erbium-doped fiber amplifier គឺធំទូលាយណាស់ ប៉ុន្តែវិសាលគមទទួលបាននៃ EDF ខ្លួនវាមិនរាបស្មើទេ។ តម្រងការសម្រិតសម្រាំងការទទួលបានត្រូវតែត្រូវបានអនុម័តដើម្បីសម្រួលការចំណេញក្នុងប្រព័ន្ធ WDM ។
4. បញ្ហានៃការកើនឡើងពន្លឺ: នៅពេលដែលផ្លូវពន្លឺគឺធម្មតា អ៊ីយ៉ុង erbium រំភើបដោយពន្លឺបូមត្រូវបានយកទៅឆ្ងាយដោយពន្លឺសញ្ញាដូច្នេះបញ្ចប់ការពង្រីកនៃពន្លឺសញ្ញា។ ប្រសិនបើពន្លឺបញ្ចូលត្រូវបានកាត់ឱ្យខ្លី ដោយសារអ៊ីយ៉ុង erbium ដែលអាចរំលាយបាននៅតែបន្តកកកុញ នៅពេលដែលភ្លើងសញ្ញាត្រូវបានស្ដារឡើងវិញ ថាមពលនឹងលោត ដែលបណ្តាលឱ្យមានពន្លឺកើនឡើង។
5. ដំណោះស្រាយចំពោះការកើនឡើងអុបទិកគឺដើម្បីដឹងពីមុខងារកាត់បន្ថយថាមពលអុបទិកដោយស្វ័យប្រវត្តិ (APR) ឬមុខងារបិទភ្លើងអុបទិកដោយស្វ័យប្រវត្តិ (APSD) នៅក្នុង EDFA ពោលគឺ EDFA កាត់បន្ថយថាមពលដោយស្វ័យប្រវត្តិ ឬបិទថាមពលដោយស្វ័យប្រវត្តិនៅពេលដែលមិនមានពន្លឺបញ្ចូល ដោយហេតុនេះអាចទប់ស្កាត់ការកើតឡើងនៃបាតុភូតកើនឡើង។
របៀបកម្មវិធី
1. Booster Amplifier ត្រូវបានប្រើដើម្បីជំរុញថាមពលនៃរលកសញ្ញាជាច្រើនបន្ទាប់ពីរលក booster ហើយបន្ទាប់មកបញ្ជូនពួកគេ។ ដោយសារថាមពលសញ្ញាបន្ទាប់ពីរលករំឭកជាទូទៅមានទំហំធំ សន្ទស្សន៍សំឡេងរំខាន និងការកើនឡើងនៃអំភ្លីថាមពលគឺមិនខ្ពស់ខ្លាំងទេ។ មានថាមពលទិន្នផលធំគួរសម។
2. Line-amplifier បន្ទាប់ពី power Amplifier ត្រូវបានប្រើដើម្បីទូទាត់សងការបាត់បង់ការបញ្ជូន Line ជាទៀងទាត់ ជាទូទៅតម្រូវឱ្យមានសន្ទស្សន៍សំលេងរំខានតិចតួច និងថាមពលអុបទិកទិន្នផលធំ។
3. Pre-Amplifier: មុនពេលអ្នកបំបែក និងបន្ទាប់ពី amplifier បន្ទាត់ វាត្រូវបានប្រើដើម្បីពង្រីកសញ្ញា និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពប្រែប្រួលរបស់អ្នកទទួល (ក្នុងករណីដែលសមាមាត្រសញ្ញាអុបទិកទៅសំលេងរំខាន (OSNR) បំពេញតាមតម្រូវការ ថាមពលបញ្ចូលធំជាងអាចទប់ស្កាត់សំលេងរំខានរបស់អ្នកទទួលដោយខ្លួនឯង និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពរសើបនៃការទទួល) ហើយសំលេងរំខានគឺតូចណាស់។ មិនមានតម្រូវការដ៏អស្ចារ្យលើថាមពលទិន្នផលទេ។
ពេលវេលាប្រកាស៖ ថ្ងៃទី ១៧ ខែមីនាឆ្នាំ ២០២៥