सी-बैंड एर्बियम-डोपेड फाइबर छोटे सिग्नल एम्पलीफायर

काम के सिद्धांत

एर्बियम डोपेड फाइबर पीए एम्पलीफायरों का मुख्य घटक है, जो दुर्लभ पृथ्वी तत्व एर्बियम (ईआर) को फाइबर कोर में डोपिंग करके ऑप्टिकल संकेतों को बढ़ाता है। एर्बियम आयनों में एक विशेष ऊर्जा स्तर की संरचना होती है, और जब पंप प्रकाश से उत्साहित होता है, तो वे कम ऊर्जा स्तरों से उच्च ऊर्जा स्तरों में संक्रमण करते हैं। जब सिग्नल लाइट एक एर्बियम-डॉप्ड फाइबर से होकर गुजरती है, तो उच्च-ऊर्जा एरबियम आयनों को सिग्नल लाइट के रूप में एक ही चरण, आवृत्ति और ध्रुवीकरण राज्य के साथ फोटॉन का उत्सर्जन करने के लिए प्रेरित किया जाता है, जिससे सिग्नल लाइट की तीव्रता बढ़ जाती है और प्रवर्धन को प्राप्त होता है।

पंप लाइट एक प्रकाश स्रोत है जो एर्बियम आयनों के लिए ऊर्जा प्रदान करता है, आमतौर पर अर्धचालक लेजर (जैसे 980NM या 1480NM तरंग दैर्ध्य लेजर) का उपयोग करता है। पंप प्रकाश एर्बियम-डोपेड फाइबर में प्रवेश करने के बाद, यह एर्बियम आयनों के साथ बातचीत करता है, जिससे वे उच्च ऊर्जा स्तरों में संक्रमण करते हैं। ये उच्च-ऊर्जा एर्बियम आयन उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से सिग्नल लाइट के समान फोटॉन उत्पन्न करते हैं, सिग्नल लाइट के प्रवर्धन को प्राप्त करते हैं। यह पंपिंग तंत्र पीए एम्पलीफायरों को सिग्नल लाइट को सीधे विद्युत संकेतों में परिवर्तित किए बिना बड़े ऑप्टिकल सिग्नल का उत्सर्जन करने में सक्षम बनाता है।

प्रवर्धित सिग्नल की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए, पीए एम्पलीफायरों ने एर्बियम-डोप किए गए फाइबर की संरचना को अनुकूलित करके शोर को कम किया, उचित पंप प्रकाश तरंग दैर्ध्य और शक्तियों और अन्य उपायों का चयन किया। शोर आकृति को ≤ 4.5DB पर नियंत्रित किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि एम्पलीफायर सिग्नल को बढ़ाते हुए एक अच्छा सिग्नल-टू-शोर अनुपात बनाए रखता है, जिससे सिग्नल की गुणवत्ता में सुधार होता है।

अनुप्रयोग परिदृश्य

फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणालियों में, सी-बैंड एर्बियम-डोपेड फाइबर छोटे सिग्नल एम्पलीफायरों का उपयोग फाइबर ऑप्टिक लिंक में ऑप्टिकल सिग्नल के नुकसान की भरपाई के लिए किया जाता है, जिससे संचार प्रणाली की संचरण दूरी और क्षमता में सुधार होता है। उदाहरण के लिए, पनडुब्बी फाइबर ऑप्टिक केबल कम्युनिकेशन सिस्टम में, यह एम्पलीफायर संचार की गुणवत्ता और विश्वसनीयता को सुनिश्चित करते हुए, प्रभावी रूप से क्षीण ऑप्टिकल सिग्नल ताकत को पुनर्स्थापित कर सकता है।

फाइबर ऑप्टिक सेंसर नेटवर्क में, यह एम्पलीफायर सेंसर द्वारा कमजोर ऑप्टिकल सिग्नल आउटपुट को बढ़ा सकता है, सेंसर की माप सटीकता में सुधार कर सकता है। उदाहरण के लिए, फाइबर ऑप्टिक तापमान सेंसर में, यह तापमान परिवर्तन के कारण होने वाले ऑप्टिकल संकेतों की तीव्रता परिवर्तनों को बढ़ा सकता है, जिससे तापमान माप की सटीकता सुनिश्चित होती है।

फाइबर लेजर सिस्टम में, सी-बैंड एर्बियम-डोपेड फाइबर छोटे सिग्नल एम्पलीफायरों का उपयोग लेजर बीज स्रोतों की शक्ति को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है, जिससे उच्च पावर लेजर आउटपुट प्राप्त होता है, जिसका उपयोग सामग्री प्रसंस्करण और चिकित्सा लेजर उपचार जैसे अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।