১. শ্রেণিবিন্যাসFআইবারAঅ্যাম্প্লিফায়ার
অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার প্রধানত তিন প্রকারের হয়:
(1) সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার (SOA, সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার);
(2) বিরল মৃত্তিকা মৌল (আরবিয়াম Er, থুলিয়াম Tm, প্র্যাসিওডাইমিয়াম Pr, রুবিডিয়াম Nd, ইত্যাদি) দ্বারা ডোপ করা অপটিক্যাল ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার, প্রধানত আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (ইডিএফএ), সেইসাথে থুলিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (TDFA) এবং প্র্যাসিওডাইমিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (PDFA) ইত্যাদি।
(3) নন-লিনিয়ার ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার, প্রধানত ফাইবার রামান অ্যামপ্লিফায়ার (FRA, ফাইবার রামান অ্যামপ্লিফায়ার)। এই অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারগুলির প্রধান পারফরম্যান্স তুলনা টেবিলে দেখানো হয়েছে।
EDFA (আরবিয়াম ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার)
কোয়ার্টজ ফাইবারকে বিরল মৃত্তিকা মৌল (যেমন Nd, Er, Pr, Tm, ইত্যাদি) দিয়ে ডোপিং করে একটি বহু-স্তরীয় লেজার সিস্টেম তৈরি করা যায়, এবং পাম্প লাইটের প্রভাবে ইনপুট সিগন্যাল লাইট সরাসরি বিবর্ধিত হয়। উপযুক্ত ফিডব্যাক প্রদানের পর একটি ফাইবার লেজার গঠিত হয়। Nd-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারের কার্যকরী তরঙ্গদৈর্ঘ্য হলো ১০৬০nm এবং ১৩৩০nm, এবং ফাইবার অপটিক কমিউনিকেশনের সর্বোত্তম সিঙ্ক পোর্ট থেকে বিচ্যুতি ও অন্যান্য কারণে এর উন্নয়ন এবং প্রয়োগ সীমিত। EDFA এবং PDFA-এর কার্যকরী তরঙ্গদৈর্ঘ্য যথাক্রমে অপটিক্যাল ফাইবার কমিউনিকেশনের সর্বনিম্ন লস (১৫৫০nm) এবং জিরো ডিসপারশন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের (১৩০০nm) সীমার মধ্যে থাকে, এবং TDFA এস-ব্যান্ডে কাজ করে, যা অপটিক্যাল ফাইবার কমিউনিকেশন সিস্টেমের প্রয়োগের জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত। বিশেষ করে EDFA, যার উন্নয়ন সবচেয়ে দ্রুত হয়েছে, তা ব্যবহারিক হয়ে উঠেছে।
দ্যPEDFA-এর নীতি
EDFA-এর মৌলিক কাঠামো চিত্র 1(a)-তে দেখানো হয়েছে, যা প্রধানত একটি সক্রিয় মাধ্যম (প্রায় কয়েক মিটার দীর্ঘ, 3-5 মাইক্রন কোর ব্যাস এবং (25-1000)x10-6 ডোপিং ঘনত্ব বিশিষ্ট আর্বিয়াম-ডোপড সিলিকা ফাইবার), পাম্প আলোক উৎস (990 বা 1480nm LD), অপটিক্যাল কাপলার এবং অপটিক্যাল আইসোলেটর দ্বারা গঠিত। আর্বিয়াম ফাইবারের মধ্যে সিগন্যাল আলো এবং পাম্প আলো একই দিকে (একমুখী পাম্পিং), বিপরীত দিকে (বিপরীত পাম্পিং) বা উভয় দিকে (দ্বিমুখী পাম্পিং) সঞ্চারিত হতে পারে। যখন সিগন্যাল লাইট এবং পাম্প লাইট একই সাথে আরবিয়াম ফাইবারে প্রবেশ করানো হয়, তখন পাম্প লাইটের প্রভাবে আরবিয়াম আয়নগুলো একটি উচ্চ শক্তি স্তরে উত্তেজিত হয় (চিত্র ১ (খ), একটি ত্রি-স্তরীয় সিস্টেম), এবং দ্রুত মেটাস্টেবল শক্তি স্তরে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। যখন এটি আপতিত সিগন্যাল লাইটের প্রভাবে গ্রাউন্ড স্টেটে ফিরে আসে, তখন এটি সিগন্যাল লাইটের অনুরূপ ফোটন নির্গত করে, যার ফলে সিগন্যালটি বিবর্ধিত হয়। চিত্র ১ (গ) হলো এর বিবর্ধিত স্বতঃস্ফূর্ত নিঃসরণ (ASE) স্পেকট্রাম, যার একটি বৃহৎ ব্যান্ডউইথ (২০-৪০ ন্যানোমিটার পর্যন্ত) এবং যথাক্রমে ১৫৩০ ন্যানোমিটার ও ১৫৫০ ন্যানোমিটারের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ দুটি শীর্ষবিন্দু রয়েছে।
EDFA-এর প্রধান সুবিধাগুলো হলো উচ্চ গেইন, বৃহৎ ব্যান্ডউইথ, উচ্চ আউটপুট পাওয়ার, উচ্চ পাম্প দক্ষতা, স্বল্প ইনসারশন লস এবং পোলারাইজেশন অবস্থার প্রতি অসংবেদনশীলতা।
২. ফাইবার অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের সমস্যাসমূহ
যদিও অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের (বিশেষ করে EDFA) অনেক অসামান্য সুবিধা রয়েছে, এটি একটি আদর্শ অ্যামপ্লিফায়ার নয়। অতিরিক্ত নয়েজ, যা সিগন্যালের SNR কমিয়ে দেয়, তা ছাড়াও এর আরও কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে, যেমন:
অ্যামপ্লিফায়ার ব্যান্ডউইথের মধ্যে গেইন স্পেকট্রামের অসমতা মাল্টি-চ্যানেল অ্যামপ্লিফিকেশন পারফরম্যান্সকে প্রভাবিত করে;
যখন অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারগুলোকে ক্যাসকেড করা হয়, তখন এএসই নয়েজ, ফাইবার ডিসপারশন এবং নন-লিনিয়ার প্রভাবগুলো পুঞ্জীভূত হতে থাকে।
অ্যাপ্লিকেশন এবং সিস্টেম ডিজাইনে এই বিষয়গুলো অবশ্যই বিবেচনা করতে হবে।
৩. অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ ব্যবস্থায় অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োগ
অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ ব্যবস্থায়,ফাইবার অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারএটি কেবল ট্রান্সমিটারের ট্রান্সমিশন শক্তি বাড়ানোর জন্য পাওয়ার বুস্ট অ্যামপ্লিফায়ার হিসেবেই নয়, বরং রিসিভারের গ্রহণ সংবেদনশীলতা উন্নত করার জন্য প্রি-অ্যামপ্লিফায়ার হিসেবেও ব্যবহার করা যায়। এছাড়াও, এটি প্রচলিত অপটিক্যাল-ইলেকট্রিক্যাল-অপটিক্যাল রিপিটারকে প্রতিস্থাপন করে ট্রান্সমিশন দূরত্ব বাড়াতে এবং সম্পূর্ণ-অপটিক্যাল যোগাযোগ বাস্তবায়ন করতে পারে।
অপটিক্যাল ফাইবার কমিউনিকেশন সিস্টেমে, ট্রান্সমিশন দূরত্ব সীমিত করার প্রধান কারণগুলো হলো অপটিক্যাল ফাইবারের লস এবং ডিসপারশন। একটি সংকীর্ণ-বর্ণালীর আলোক উৎস ব্যবহার করে, অথবা জিরো-ডিসপারশন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি কাজ করলে, ফাইবার ডিসপারশনের প্রভাব কম থাকে। এই সিস্টেমে প্রতিটি রিলে স্টেশনে সম্পূর্ণ সিগন্যাল টাইমিং রিজেনারেশন (3R রিলে) করার প্রয়োজন হয় না। একটি অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার (1R রিলে) দিয়ে সরাসরি অপটিক্যাল সিগন্যালকে বিবর্ধিত করাই যথেষ্ট। অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারগুলো কেবল দীর্ঘ-দূরত্বের ট্রাঙ্ক সিস্টেমেই নয়, অপটিক্যাল ফাইবার ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্কেও, বিশেষ করে WDM সিস্টেমে, একই সাথে একাধিক চ্যানেল বিবর্ধিত করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
১) ট্রাঙ্ক অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ ব্যবস্থায় অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োগ
চিত্র ২ হলো ট্রাঙ্ক অপটিক্যাল ফাইবার কমিউনিকেশন সিস্টেমে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োগের একটি স্কিম্যাটিক ডায়াগ্রাম। (ক) ছবিতে দেখানো হয়েছে যে, অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারটি ট্রান্সমিটারের পাওয়ার বুস্ট অ্যামপ্লিফায়ার এবং রিসিভারের প্রি-অ্যামপ্লিফায়ার হিসেবে ব্যবহৃত হয়, যার ফলে নন-রিলে দূরত্ব দ্বিগুণ হয়। উদাহরণস্বরূপ, EDFA ব্যবহার করে, সিস্টেম ট্রান্সমিশন ১.৮ জিবি/সেকেন্ডের দূরত্ব ১২০ কিমি থেকে ২৫০ কিমি বা এমনকি ৪০০ কিমি পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। চিত্র ২ (b)-(d) হলো মাল্টি-রিলে সিস্টেমে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োগ; চিত্র (b) হলো প্রচলিত 3R রিলে মোড; চিত্র (c) হলো 3R রিপিটার এবং অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের মিশ্র রিলে মোড; চিত্র ২ (d) হলো একটি সম্পূর্ণ-অপটিক্যাল রিলে মোড; একটি সম্পূর্ণ-অপটিক্যাল যোগাযোগ ব্যবস্থায়, এতে টাইমিং এবং রিজেনারেশন সার্কিট অন্তর্ভুক্ত থাকে না, তাই এটি বিট-স্বচ্ছ, এবং কোনো “ইলেকট্রনিক বোতল হুইস্কার” সীমাবদ্ধতা নেই। যতক্ষণ উভয় প্রান্তের প্রেরণ এবং গ্রহণকারী সরঞ্জাম প্রতিস্থাপন করা হয়, ততক্ষণ কম হার থেকে উচ্চ হারে আপগ্রেড করা সহজ, এবং অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয় না।
২) অপটিক্যাল ফাইবার বিতরণ নেটওয়ার্কে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের প্রয়োগ
অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের (বিশেষ করে EDFA) উচ্চ ক্ষমতা উৎপাদনের সুবিধাগুলো ব্রডব্যান্ড বিতরণ নেটওয়ার্কগুলিতে (যেমন) খুব উপযোগী।CATVপ্রচলিত CATV নেটওয়ার্কে কোএক্সিয়াল কেবল ব্যবহার করা হয়, যা প্রতি কয়েকশ মিটার পর পর বিবর্ধন করার প্রয়োজন হয় এবং এই নেটওয়ার্কের পরিষেবা ব্যাসার্ধ প্রায় ৭ কিমি। অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার ব্যবহারকারী অপটিক্যাল ফাইবার CATV নেটওয়ার্ক কেবল বিস্তৃত ব্যবহারকারীর সংখ্যাই ব্যাপকভাবে বাড়াতে পারে না, বরং নেটওয়ার্কের পথও ব্যাপকভাবে প্রসারিত করতে পারে। সাম্প্রতিক অগ্রগতিতে দেখা গেছে যে, অপটিক্যাল ফাইবার/হাইব্রিড (HFC) বিতরণ ব্যবস্থা উভয়ের শক্তিকে কাজে লাগায় এবং এর শক্তিশালী প্রতিযোগিতামূলক ক্ষমতা রয়েছে।
চিত্র ৪ হলো ৩৫টি টিভি চ্যানেলের AM-VSB মডুলেশনের জন্য একটি অপটিক্যাল ফাইবার ডিস্ট্রিবিউশন নেটওয়ার্কের উদাহরণ। ট্রান্সমিটারের আলোর উৎস হলো DFB-LD, যার তরঙ্গদৈর্ঘ্য ১৫৫০nm এবং আউটপুট পাওয়ার ৩.৩dBm। পাওয়ার ডিস্ট্রিবিউশন অ্যামপ্লিফায়ার হিসেবে ৪-লেভেল EDFA ব্যবহার করায়, এর ইনপুট পাওয়ার প্রায় -৬dBm এবং আউটপুট পাওয়ার প্রায় ১৩dBm। অপটিক্যাল রিসিভারের সেনসিটিভিটি -৯.২dBm। ৪ লেভেল ডিস্ট্রিবিউশনের পর, মোট ব্যবহারকারীর সংখ্যা ৪২ লক্ষে পৌঁছেছে এবং নেটওয়ার্ক পথের দৈর্ঘ্য কয়েক দশ কিলোমিটারেরও বেশি। পরীক্ষার ওয়েটেড সিগন্যাল-টু-নয়েজ রেশিও ৪৫dB-এর বেশি ছিল এবং EDFA ব্যবহারের ফলে CSO-তে কোনো হ্রাস ঘটেনি।
পোস্ট করার সময়: এপ্রিল-২৩-২০২৩