১. শ্রেণীবিভাগFআইবারAপরিবর্ধক
অপটিক্যাল এমপ্লিফায়ার প্রধানত তিন ধরণের:
(১) সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার (SOA, সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার);
(২) বিরল পৃথিবী উপাদান (এরবিয়াম Er, থুলিয়াম Tm, প্রাসিওডিয়ামিয়াম Pr, রুবিডিয়াম Nd, ইত্যাদি) দিয়ে ডোপ করা অপটিক্যাল ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার, প্রধানত এরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (ইডিএফএ), পাশাপাশি থুলিয়াম-ডোপেড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (TDFA) এবং প্রাসিওডিয়ামিয়াম-ডোপেড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (PDFA) ইত্যাদি।
(৩) নন-লিনিয়ার ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার, প্রধানত ফাইবার রমন অ্যামপ্লিফায়ার (FRA, ফাইবার রমন অ্যামপ্লিফায়ার)। এই অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারগুলির প্রধান কর্মক্ষমতা তুলনা টেবিলে দেখানো হয়েছে।
EDFA (এরবিয়াম ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার)
কোয়ার্টজ ফাইবারকে বিরল আর্থ উপাদান (যেমন Nd, Er, Pr, Tm, ইত্যাদি) দিয়ে ডোপ করে একটি বহু-স্তরের লেজার সিস্টেম তৈরি করা যেতে পারে, এবং পাম্প লাইটের ক্রিয়ায় ইনপুট সিগন্যাল আলো সরাসরি প্রশস্ত করা হয়। উপযুক্ত প্রতিক্রিয়া প্রদানের পরে, একটি ফাইবার লেজার তৈরি করা হয়। Nd-ডোপেড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারের কার্যকরী তরঙ্গদৈর্ঘ্য 1060nm এবং 1330nm, এবং ফাইবার অপটিক যোগাযোগের সেরা সিঙ্ক পোর্ট থেকে বিচ্যুতি এবং অন্যান্য কারণে এর বিকাশ এবং প্রয়োগ সীমিত। EDFA এবং PDFA এর অপারেটিং তরঙ্গদৈর্ঘ্য যথাক্রমে অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগের সর্বনিম্ন ক্ষতি (1550nm) এবং শূন্য বিচ্ছুরণ তরঙ্গদৈর্ঘ্য (1300nm) এর উইন্ডোতে রয়েছে এবং TDFA S-ব্যান্ডে কাজ করে, যা অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ ব্যবস্থার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য খুবই উপযুক্ত। বিশেষ করে EDFA, সবচেয়ে দ্রুত বিকাশ, ব্যবহারিক হয়েছে।
দ্যPEDFA এর মূলনীতি
EDFA-এর মৌলিক কাঠামো চিত্র 1(a) তে দেখানো হয়েছে, যা মূলত একটি সক্রিয় মাধ্যম (এরবিয়াম-ডোপড সিলিকা ফাইবার প্রায় দশ মিটার লম্বা, যার মূল ব্যাস 3-5 মাইক্রন এবং ডোপিং ঘনত্ব (25-1000)x10-6), পাম্প আলোর উৎস (990 বা 1480nm LD), অপটিক্যাল কাপলার এবং অপটিক্যাল আইসোলেটর দ্বারা গঠিত। সিগন্যাল আলো এবং পাম্প আলো একই দিকে (সহ-নির্দেশনামূলক পাম্পিং), বিপরীত দিকে (বিপরীত পাম্পিং) অথবা উভয় দিকে (দ্বিমুখী পাম্পিং) এর্বিয়াম ফাইবারে প্রচার করতে পারে। যখন সিগন্যাল লাইট এবং পাম্প লাইট একই সময়ে এর্বিয়াম ফাইবারে প্রবেশ করানো হয়, তখন পাম্প লাইটের (চিত্র 1 (খ), একটি তিন-স্তরের সিস্টেম) ক্রিয়ায় এর্বিয়াম আয়নগুলি উচ্চ শক্তি স্তরে উত্তেজিত হয় এবং দ্রুত মেটাস্টেবল শক্তি স্তরে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, যখন এটি আপতিত সংকেত আলোর ক্রিয়ায় স্থল অবস্থায় ফিরে আসে, তখন এটি সিগন্যাল লাইটের সাথে সম্পর্কিত ফোটন নির্গত করে, যার ফলে সংকেতটি প্রশস্ত হয়। চিত্র 1 (গ) হল এর প্রশস্ত স্বতঃস্ফূর্ত নির্গমন (ASE) বর্ণালী যার একটি বৃহৎ ব্যান্ডউইথ (20-40nm পর্যন্ত) এবং যথাক্রমে 1530nm এবং 1550nm এর সাথে সম্পর্কিত দুটি শিখর রয়েছে।
EDFA-এর প্রধান সুবিধাগুলি হল উচ্চ লাভ, বৃহৎ ব্যান্ডউইথ, উচ্চ আউটপুট শক্তি, উচ্চ পাম্প দক্ষতা, কম সন্নিবেশ ক্ষতি এবং মেরুকরণ অবস্থার প্রতি সংবেদনশীলতা।
2. ফাইবার অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারগুলির সমস্যা
যদিও অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের (বিশেষ করে EDFA) অনেক অসাধারণ সুবিধা রয়েছে, এটি একটি আদর্শ অ্যামপ্লিফায়ার নয়। সিগন্যালের SNR হ্রাসকারী অতিরিক্ত শব্দ ছাড়াও, আরও কিছু ত্রুটি রয়েছে, যেমন:
- অ্যামপ্লিফায়ার ব্যান্ডউইথের মধ্যে লাভ স্পেকট্রামের অসমতা মাল্টি-চ্যানেল অ্যামপ্লিফিকেশন কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে;
- যখন অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারগুলিকে ক্যাসকেড করা হয়, তখন ASE নয়েজ, ফাইবার ডিসপারশন এবং নন-লিনিয়ার এফেক্টের প্রভাব জমা হবে।
প্রয়োগ এবং সিস্টেম ডিজাইনের ক্ষেত্রে এই বিষয়গুলি বিবেচনা করা আবশ্যক।
৩. অপটিক্যাল ফাইবার কমিউনিকেশন সিস্টেমে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োগ
অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ ব্যবস্থায়,ফাইবার অপটিক্যাল এম্প্লিফায়ারট্রান্সমিশন পাওয়ার বাড়ানোর জন্য ট্রান্সমিটারের পাওয়ার বুস্ট অ্যামপ্লিফায়ার হিসেবেই ব্যবহার করা যায় না, বরং রিসিভারের প্রি-অ্যামপ্লিফায়ার হিসেবেও ব্যবহার করা যায় যাতে রিসিভিং সংবেদনশীলতা উন্নত হয়, এবং ট্রান্সমিশন দূরত্ব বাড়ানোর জন্য এবং অল-অপটিক্যাল যোগাযোগ উপলব্ধি করার জন্য ঐতিহ্যবাহী অপটিক্যাল-ইলেকট্রিকাল-অপটিক্যাল রিপিটারকেও প্রতিস্থাপন করা যেতে পারে।
অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ ব্যবস্থায়, ট্রান্সমিশন দূরত্ব সীমিত করার প্রধান কারণ হল অপটিক্যাল ফাইবারের ক্ষতি এবং বিচ্ছুরণ। একটি সংকীর্ণ-বর্ণালী আলোর উৎস ব্যবহার করে, অথবা শূন্য-বিচ্ছুরণ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি কাজ করে, ফাইবার বিচ্ছুরণের প্রভাব কম। এই সিস্টেমের প্রতিটি রিলে স্টেশনে সম্পূর্ণ সিগন্যাল টাইমিং পুনর্জন্ম (3R রিলে) করার প্রয়োজন নেই। এটি একটি অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার (1R রিলে) দিয়ে অপটিক্যাল সিগন্যালকে সরাসরি প্রশস্ত করার জন্য যথেষ্ট। অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারগুলি কেবল দীর্ঘ-দূরত্বের ট্রাঙ্ক সিস্টেমেই নয়, অপটিক্যাল ফাইবার বিতরণ নেটওয়ার্কগুলিতেও ব্যবহার করা যেতে পারে, বিশেষ করে WDM সিস্টেমে, একসাথে একাধিক চ্যানেল প্রশস্ত করার জন্য।
১) ট্রাঙ্ক অপটিক্যাল ফাইবার কমিউনিকেশন সিস্টেমে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োগ
চিত্র ২ হল ট্রাঙ্ক অপটিক্যাল ফাইবার কমিউনিকেশন সিস্টেমে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োগের একটি পরিকল্পিত চিত্র। (ক) ছবিতে দেখা যাচ্ছে যে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারটি ট্রান্সমিটারের পাওয়ার বুস্ট অ্যামপ্লিফায়ার এবং রিসিভারের প্রি-অ্যামপ্লিফায়ার হিসাবে ব্যবহৃত হয় যাতে নন-রিলে দূরত্ব দ্বিগুণ হয়। উদাহরণস্বরূপ, EDFA গ্রহণ করে, সিস্টেম ট্রান্সমিশন ১.৮ গিগাবাইট/সেকেন্ডের দূরত্ব ১২০ কিলোমিটার থেকে ২৫০ কিলোমিটার পর্যন্ত বৃদ্ধি পায় অথবা এমনকি ৪০০ কিলোমিটার পর্যন্তও পৌঁছায়। চিত্র ২ (খ)-(ঘ) হল মাল্টি-রিলে সিস্টেমে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োগ; চিত্র (খ) হল ঐতিহ্যবাহী ৩আর রিলে মোড; চিত্র (গ) হল ৩আর রিপিটার এবং অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের মিশ্র রিলে মোড; চিত্র ২ (ঘ) এটি একটি অল-অপটিক্যাল রিলে মোড; একটি অল-অপটিক্যাল যোগাযোগ ব্যবস্থায়, এতে সময় এবং পুনর্জন্ম সার্কিট অন্তর্ভুক্ত থাকে না, তাই এটি বিট-স্বচ্ছ, এবং কোনও "ইলেকট্রনিক বোতল হুইস্কার" সীমাবদ্ধতা নেই। যতক্ষণ পর্যন্ত উভয় প্রান্তে প্রেরণ এবং গ্রহণকারী সরঞ্জাম প্রতিস্থাপন করা হয়, ততক্ষণ পর্যন্ত কম হার থেকে উচ্চ হারে আপগ্রেড করা সহজ এবং অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয় না।
২) অপটিক্যাল ফাইবার ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্কে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োগ
অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের (বিশেষ করে EDFA) উচ্চ শক্তির আউটপুট সুবিধাগুলি ব্রডব্যান্ড বিতরণ নেটওয়ার্কগুলিতে (যেমনসিএটিভিনেটওয়ার্ক)। ঐতিহ্যবাহী CATV নেটওয়ার্কে কোঅ্যাক্সিয়াল কেবল ব্যবহার করা হয়, যা প্রতি কয়েকশ মিটার অন্তর পরিবর্ধিত করতে হয় এবং নেটওয়ার্কের পরিষেবা ব্যাসার্ধ প্রায় 7 কিমি। অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার ব্যবহার করে অপটিক্যাল ফাইবার CATV নেটওয়ার্ক কেবল বিতরণকৃত ব্যবহারকারীর সংখ্যাই ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করতে পারে না, বরং নেটওয়ার্কের পথকেও ব্যাপকভাবে প্রসারিত করতে পারে। সাম্প্রতিক উন্নয়নগুলি দেখিয়েছে যে অপটিক্যাল ফাইবার/হাইব্রিড (HFC) বিতরণ উভয়ের শক্তিকে আকর্ষণ করে এবং এর শক্তিশালী প্রতিযোগিতা রয়েছে।
চিত্র ৪ হল ৩৫টি টিভি চ্যানেলের AM-VSB মড্যুলেশনের জন্য একটি অপটিক্যাল ফাইবার ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্কের উদাহরণ। ট্রান্সমিটারের আলোর উৎস হল DFB-LD যার তরঙ্গদৈর্ঘ্য ১৫৫০nm এবং আউটপুট শক্তি ৩.৩dBm। পাওয়ার ডিস্ট্রিবিউশন অ্যামপ্লিফায়ার হিসেবে ৪-স্তরের EDFA ব্যবহার করে, এর ইনপুট শক্তি প্রায় -৬dBm এবং আউটপুট শক্তি প্রায় ১৩dBm। অপটিক্যাল রিসিভার সংবেদনশীলতা -৯.২d Bm। ৪টি স্তরের ডিস্ট্রিবিউশনের পরে, মোট ব্যবহারকারীর সংখ্যা ৪.২ মিলিয়নে পৌঁছেছে এবং নেটওয়ার্ক পথ দশ কিলোমিটারেরও বেশি। পরীক্ষার ওজনযুক্ত সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত ৪৫dB-এর বেশি ছিল এবং EDFA CSO-তে কোনও হ্রাস ঘটায়নি।
পোস্টের সময়: এপ্রিল-২৩-২০২৩