কি 1550nm EDFA অপটিক্যাল এমপ্লিফায়ারকে আধুনিক ফাইবার নেটওয়ার্কের মেরুদণ্ড তৈরি করে?

একটি 1550nm EDFA অপটিক্যাল এমপ্লিফায়ার কী এবং কেন তরঙ্গদৈর্ঘ্য গুরুত্বপূর্ণ?

একটি EDFA — Erbium-doped Fiber Amplifier — হল একটি অপটিক্যাল এমপ্লিফায়ার যা একটি ফাইবার অপটিক নেটওয়ার্কের মধ্য দিয়ে ভ্রমণকারী আলোক সংকেতের শক্তিকে প্রথমে বৈদ্যুতিক আকারে রূপান্তর না করেই বাড়িয়ে দেয়। পরিবর্ধন সম্পূর্ণরূপে অপটিক্যাল ডোমেনে ঘটে: এর্বিয়াম আয়নগুলির সাথে ডপ করা সিলিকা ফাইবারের একটি অংশকে লেজারের আলো দিয়ে পাম্প করা হয়, সাধারণত 980 nm বা 1480 nm, যা এর্বিয়াম পরমাণুগুলিকে উচ্চ শক্তির অবস্থায় উত্তেজিত করে। যখন 1550 এনএম সিগন্যাল ফোটনগুলি এই সক্রিয় ফাইবারের মধ্য দিয়ে যায়, তখন তারা উত্তেজিত এর্বিয়াম আয়নগুলিকে অভিন্ন ফোটনগুলি প্রকাশ করতে উদ্দীপিত করে — একই তরঙ্গদৈর্ঘ্য, একই ফেজ, একই দিক — উদ্দীপিত নির্গমনের মাধ্যমে লাভ তৈরি করে। ফলাফল হল একটি স্বচ্ছ পরিবর্ধন প্রক্রিয়া যা 20 থেকে 40 dB দ্বারা সংকেত বৃদ্ধি করতে পারে এবং 3 থেকে 5 dB পর্যন্ত কম নয়েজ পরিসংখ্যান।

1550 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্য নির্বিচারে নয়। এটি সি-ব্যান্ড (1530-1565 এনএম) এবং এল-ব্যান্ড (1565-1625 এনএম) ট্রান্সমিশন উইন্ডোগুলির কেন্দ্রে বসে, যেখানে স্ট্যান্ডার্ড একক-মোড সিলিকা ফাইবার তার সর্বনিম্ন টেনশন প্রদর্শন করে — প্রায় 0.2 dB/কিমি। এর অর্থ হল ইনফ্রারেড রেঞ্জের অন্য যে কোনও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনায় পরিবর্ধনের প্রয়োজনের আগে 1550 এনএম-এ সংকেতগুলি আরও দূরে ভ্রমণ করে। এই লো-লস ট্রান্সমিশন উইন্ডোর সাথে এর্বিয়ামের পিক গেইন স্পেকট্রামের কাকতালীয়তাই EDFA প্রযুক্তিকে দীর্ঘ দূরত্বের অপটিক্যাল যোগাযোগের জন্য রূপান্তরকারী করে তুলেছে, এবং এটিই রয়ে গেছে যে 1550 এনএম EDFA পরিবর্ধক বিশ্বব্যাপী ব্যাকবোন ফাইবার নেটওয়ার্কে প্রভাবশালী সক্রিয় উপাদান।

কিভাবে একটি 1550nm EDFA কাজ করে: অভ্যন্তরীণ আর্কিটেকচার

যেকোন 1550 nm EDFA-এর মূল হল এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার (EDF) নিজেই — বিশেষভাবে তৈরি করা ফাইবারের একটি কুণ্ডলীকৃত অংশ যা সাধারণত 5 থেকে 30 মিটার দৈর্ঘ্যের হয়, এরবিয়াম আয়ন ঘনত্ব সতর্কতার সাথে নিয়ন্ত্রিত হয় লক্ষ্যমাত্রা অর্জনের জন্য প্রিফর্ম উত্পাদনের সময়। EDF সিগন্যাল পাথে বিভক্ত করা হয় এবং একটি উচ্চ-শক্তির সেমিকন্ডাক্টর পাম্প লেজারের সাথে সহ- বা পাল্টা-পাম্প করা হয়। 980 এনএম-এ সহ-প্রচার (ফরোয়ার্ড) পাম্পিং এবং 1480 এনএম-এ কাউন্টার-প্রপাগেটিং (পিছনগামী) পাম্পিং-এর মধ্যে পছন্দ একটি ট্রেড-অফ জড়িত: 980 এনএম পাম্পিং কম শব্দের পরিসংখ্যান তৈরি করে, এটি দীর্ঘ ব্যবধানের পরে প্রথম পরিবর্ধন পর্যায়ের জন্য পছন্দ করে; 1480 এনএম পাম্পিং পাম্প-টু-সিগন্যাল পাওয়ার রূপান্তরের ক্ষেত্রে আরও দক্ষ এবং প্রায়শই বুস্টার এবং ইন-লাইন অ্যামপ্লিফায়ার কনফিগারেশনে ব্যবহৃত হয়।

একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য-বিভাগ মাল্টিপ্লেক্সিং (WDM) কাপলার EDF-এ প্রবেশ করার আগে পাম্প এবং সিগন্যাল তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে একই ফাইবারে একত্রিত করে। ইনপুটে স্থাপিত একটি বিচ্ছিন্নতা ব্যাক-প্রতিফলিত আলোকে লাভ মাঝারি বা আপস্ট্রিম লেজারের উত্সগুলিকে অস্থিতিশীল করতে বাধা দেয়। আউটপুট এ একটি দ্বিতীয় বিচ্ছিন্নকারী নেটওয়ার্কের মধ্যে পিছিয়ে প্রচার থেকে পরিবর্ধিত স্বতঃস্ফূর্ত নির্গমন (ASE) ব্লক করে। অনেক বাণিজ্যিক ইউনিটে একটি গেইন-ফ্ল্যাটেনিং ফিল্টার (GFF) - একটি সাবধানে ডিজাইন করা প্যাসিভ ফিল্টার যা এর্বিয়ামের নন-ইউনিফর্ম গেইন স্পেকট্রামের জন্য ক্ষতিপূরণ দেয়, সি-ব্যান্ডের মধ্যে সমস্ত WDM চ্যানেলগুলিকে প্রায় সমান পরিবর্ধন প্রাপ্তি নিশ্চিত করে। লাভ ফ্ল্যাটেনিং ছাড়া, 1532 nm এবং 1550 nm এর কাছাকাছি চ্যানেলগুলি ব্যান্ড প্রান্তের কাছাকাছি চ্যানেলগুলির তুলনায় আরও শক্তিশালীভাবে প্রসারিত হবে, একটি লাভ টিল্ট জমা করে যা একটি দীর্ঘ-দূরত্বের সিস্টেমে একাধিক পরিবর্ধক পর্যায়ে যৌগিক হয়।

একটি 1550nm EDFA এর মূল অভ্যন্তরীণ উপাদান

• এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার (EDF): সক্রিয় লাভের মাধ্যম। দৈর্ঘ্য, ডোপিং ঘনত্ব এবং মূল জ্যামিতি পরিবর্ধকের লাভ সহগ, স্যাচুরেশন শক্তি এবং শব্দ বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে।
• পাম্প লেজার ডায়োড: সাধারণত একটি 980 nm বা 1480 nm একক-মোড লেজার যার আউটপুট পাওয়ার 50 মেগাওয়াট থেকে 500 মেগাওয়াটের বেশি হয় টার্গেট লাভ এবং আউটপুট পাওয়ার স্পেসিফিকেশনের উপর নির্ভর করে।
• WDM কাপলার: উভয় তরঙ্গদৈর্ঘ্যে ন্যূনতম সন্নিবেশ ক্ষতি সহ একটি একক ফাইবারে পাম্প এবং সংকেতকে একত্রিত করে, সাধারণত সংকেত পথে 0.5 dB-এর কম।
• অপটিক্যাল আইসোলেটর: ইনপুট এবং আউটপুটে রাখা হয় পরজীবী লেজিং প্রতিরোধ করতে এবং পার্শ্ববর্তী উপাদানগুলিকে পশ্চাদগামী-প্রচারকারী ASE বা প্রতিফলন থেকে রক্ষা করতে।
• লাভ-ফ্ল্যাটেনিং ফিল্টার (GFF): একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য-নির্বাচিত ক্ষতির উপাদান যা সি-ব্যান্ড জুড়ে লাভের সমান করে, মাল্টি-চ্যানেল DWDM সিস্টেমের জন্য অপরিহার্য।
• কাপলার এবং ফটোডিটেক্টর ট্যাপ করুন: স্বয়ংক্রিয় লাভ নিয়ন্ত্রণ (AGC) বা স্বয়ংক্রিয় স্তর নিয়ন্ত্রণ (ALC) প্রতিক্রিয়া লুপ সক্ষম করে ইনপুট এবং আউটপুট পাওয়ার স্তরগুলি নিরীক্ষণ করুন।
• নিয়ন্ত্রণ ইলেকট্রনিক্স: ধ্রুবক লাভ বা ধ্রুবক আউটপুট শক্তি বজায় রাখতে পাম্প লেজার কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করুন এবং ইথারনেটের উপর I²C, RS-232 বা SNMP-এর মতো ম্যানেজমেন্ট ইন্টারফেসের মাধ্যমে অ্যালার্ম এবং টেলিমেট্রি সরবরাহ করুন।

EDFA অ্যামপ্লিফায়ার কনফিগারেশন: বুস্টার, ইন-লাইন এবং প্রিমপ্লিফায়ার

1550 nm EDFA গুলি একটি ফাইবার লিঙ্কের মধ্যে তিনটি স্বতন্ত্র অবস্থানে স্থাপন করা হয় এবং প্রতিটি অবস্থান পরিবর্ধকের মূল পরামিতির উপর বিভিন্ন প্রয়োজনীয়তা আরোপ করে। একটি নির্দিষ্ট নেটওয়ার্ক ভূমিকার জন্য সঠিক ইউনিট নির্বাচন করার জন্য এই কনফিগারেশনগুলি বোঝা অপরিহার্য।

বুস্টার অ্যামপ্লিফায়ারগুলি একটি দীর্ঘ ফাইবার স্প্যানে সর্বোচ্চ সম্ভাব্য শক্তি চালু করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। তারা ট্রান্সমিটার থেকে একটি ভাল-নিয়ন্ত্রিত সংকেত পায় এবং ফাইবারে 20 dBm বা তার বেশি আউটপুট শক্তি সরবরাহ করতে দক্ষতার সাথে পরিপূর্ণ হতে হবে। কারণ বুস্টারে প্রবেশ করা সংকেত-থেকে-শব্দের অনুপাত বেশি, একটি মাঝারি শব্দের চিত্র - সাধারণত 5 থেকে 7 ডিবি - গ্রহণযোগ্য। ইন-লাইন অ্যামপ্লিফায়ারগুলিকে অবশ্যই গোলমাল সঞ্চয়ের বিরুদ্ধে লাভের ভারসাম্য বজায় রাখতে হবে, যেহেতু প্রতিটি ধারাবাহিক ILA একটি চেইনে ASE শব্দ যোগ করে যা লিঙ্ক বরাবর যৌগিক হয়। প্রিঅ্যাম্প্লিফায়ারগুলি সবচেয়ে বেশি চাহিদাপূর্ণ শব্দের প্রয়োজনীয়তার সম্মুখীন হয় কারণ তারা সবচেয়ে দুর্বল সংকেত পায় — যেগুলি শেষ পরিবর্ধক থেকে সম্পূর্ণ স্প্যান ভ্রমণ করেছে — এবং তাদের অবশ্যই এমন স্তরে প্রসারিত করতে হবে যাতে রিসিভার পর্যাপ্ত অপটিক্যাল সিগন্যাল-টু-নয়েজ রেশিও (OSNR) দিয়ে প্রক্রিয়া করতে পারে।

কী পারফরম্যান্স স্পেসিফিকেশন এবং অনুশীলনে তারা কী বোঝায়

1550 nm EDFA ডেটাশিটগুলি মূল্যায়ন করার সময়, বেশ কয়েকটি পরামিতি ধারাবাহিকভাবে উপস্থিত হয় এবং পণ্যগুলির মধ্যে একটি বৈধ তুলনা করার জন্য সঠিক ব্যাখ্যার প্রয়োজন হয়৷

লাভ (dB) আউটপুট সিগন্যাল পাওয়ার এবং ইনপুট সিগন্যাল পাওয়ারের অনুপাত বর্ণনা করে, লগারিদমিকভাবে প্রকাশ করা হয়। একটি 30 ডিবি গেইন এমপ্লিফায়ার সিগন্যাল পাওয়ারকে 1,000 ফ্যাক্টর দ্বারা গুণ করে। যাইহোক, লাভ চিত্রটির অর্থ শুধুমাত্র ইনপুট পাওয়ার পরিসরের পরিপ্রেক্ষিতে রয়েছে যার উপর এটি নির্দিষ্ট করা হয়েছে — ইনপুট পাওয়ার বৃদ্ধির সাথে সাথে এবং অ্যামপ্লিফায়ারটি সম্পৃক্ততার দিকে যাওয়ার সাথে সাথে লাভ কম্প্রেশন ঘটে, তাই সর্বদা যাচাই করুন যে উল্লিখিত লাভটি ছোট-সংকেত (রৈখিক) অবস্থায় প্রযোজ্য হবে বা রেট করা আউটপুট পাওয়ার পয়েন্টে।

নয়েজ ফিগার (NF, dB) পরিবর্ধন প্রক্রিয়ার কারণে সৃষ্ট সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাতের অবনতির পরিমাণ নির্ধারণ করে। একটি ফেজ-অসংবেদনশীল অপটিক্যাল পরিবর্ধকের জন্য তাত্ত্বিক সর্বনিম্ন শব্দের চিত্র হল 3 dB, স্বতঃস্ফূর্ত নির্গমন দ্বারা সেট করা কোয়ান্টাম সীমার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। ব্যবহারিক 1550 nm EDFA গুলি প্রিমপ্লিফায়ার কনফিগারেশনের জন্য 3.5 থেকে 5 dB এবং বুস্টার কনফিগারেশনের জন্য 5 থেকে 7 dB শব্দের পরিসংখ্যান অর্জন করে। একটি ক্যাসকেডেড অ্যামপ্লিফায়ার চেইনে, টোটাল সিস্টেম OSNR প্রথম অ্যামপ্লিফায়ারের নয়েজ কন্ট্রিবিউশন দ্বারা প্রাধান্য পায় — যে কারণে প্রথম পর্যায়ে NF কম করা পরবর্তী পর্যায়ের চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ।

আউটপুট পাওয়ার স্যাচুরেশন (Psat, dBm) হল সর্বাধিক আউটপুট পাওয়ার যা অ্যামপ্লিফায়ার প্রদান করতে পারে লাভ উল্লেখযোগ্যভাবে সংকুচিত হতে শুরু করার আগে। DWDM বুস্টার অ্যাপ্লিকেশানগুলির জন্য যেগুলি একসাথে অনেকগুলি চ্যানেল বহন করে, মোট আউটপুট শক্তি সমস্ত চ্যানেলের মধ্যে ভাগ করা হয় — 40টি চ্যানেল বহনকারী একটি 23 dBm বুস্টার প্রতি চ্যানেলে প্রায় 7 dBm সরবরাহ করে৷ যাচাই করুন যে পরিবর্ধক আউটপুটে প্রতি-চ্যানেল শক্তি ফাইবার ননলাইনিরিটি থ্রেশহোল্ড এবং ডাউনস্ট্রিম কম্পোনেন্ট পাওয়ার রেটিংগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

1550nm EDFA অ্যামপ্লিফায়ারের প্রাথমিক অ্যাপ্লিকেশন

• লং-হোল এবং আল্ট্রা-লং-হোল ট্রান্সমিশন: সাবমেরিন ক্যাবল এবং টেরিস্ট্রিয়াল ব্যাকবোন নেটওয়ার্কগুলি বৈদ্যুতিক পুনর্জন্ম ছাড়াই 100G, 400G এবং ধারণক্ষমতার বাইরে হাজার হাজার কিলোমিটারে বহন করার জন্য ক্যাসকেডেড EDFA চেইন - কখনও কখনও সিরিজে শত শত অ্যামপ্লিফায়ার ব্যবহার করে৷
• DWDM মেট্রো এবং আঞ্চলিক নেটওয়ার্ক: ইন-লাইন EDFAs মেট্রোপলিটান এরিয়া নেটওয়ার্কগুলিতে ফাইবার স্প্যান, মাল্টিপ্লেক্সার, সুইচ এবং অ্যাড-ড্রপ নোডগুলির পুঞ্জীভূত ক্ষতির জন্য ক্ষতিপূরণ দেয়, যা অপারেটরদের নতুন ফাইবার অবকাঠামো স্থাপন না করেই নাগাল প্রসারিত করতে এবং চ্যানেল যোগ করার অনুমতি দেয়।
• CATV এবং ফাইবার-টু-দ্য-হোম (FTTH) বিতরণ: 30 dBm এবং তার উপরে উচ্চ-আউটপুট বুস্টার EDFAগুলি ডাউনস্ট্রিম অপটিক্যাল সিগন্যালগুলিকে বৃহৎ প্যাসিভ অপটিক্যাল স্প্লিটার ট্রি জুড়ে বিভক্ত করার আগে প্রশস্ত করে, একটি একক ট্রান্সমিটার HFC এবং GPON আর্কিটেকচারে শত শত বা হাজার হাজার গ্রাহককে পরিবেশন করার অনুমতি দেয়।
• অপটিক্যাল সেন্সিং এবং LIDAR: স্পন্দিত 1550 nm EDFA পরিবর্ধকগুলি দীর্ঘ-পরিসরের LIDAR সিস্টেমে বীজ লেজারের আউটপুট বাড়াতে, পাইপলাইন এবং রেলপথে বিতরণ করা অ্যাকোস্টিক সেন্সিং (DAS) এবং ফাইবার ব্র্যাগ গ্রেটিং জিজ্ঞাসাবাদ সিস্টেমগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে 1550 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্য চক্ষু-নিরাপদ শক্তি অপারেশনে অফার করে।
• পরীক্ষা এবং পরিমাপ: পরিবর্তনশীল-লাভ EDFAs উপাদান পরীক্ষা সেটআপ, OSNR মার্জিন পরীক্ষা, এবং রিসিভার সংবেদনশীলতা চরিত্রায়নে নিয়ন্ত্রিত অপটিক্যাল পাওয়ার উত্স হিসাবে কাজ করে, যা সঠিকভাবে সামঞ্জস্যযোগ্য আউটপুট স্তরের সাথে C-ব্যান্ড জুড়ে পরিষ্কার পরিবর্ধিত সংকেত প্রদান করে।

সঠিক 1550nm EDFA নির্বাচন করা: ব্যবহারিক চেকলিস্ট

নির্দিষ্ট করা a 1550 nm EDFA একটি বাস্তব স্থাপনার জন্য কেবলমাত্র সর্বোচ্চ-লাভ বা সর্বোচ্চ-পাওয়ার ইউনিট নির্বাচন করার পরিবর্তে লিঙ্ক বাজেটের প্রয়োজনীয়তার সাথে অ্যামপ্লিফায়ারের প্যারামিটারগুলিকে মেলানো জড়িত। একটি EDFA এর রেট করা ইনপুট পাওয়ার রেঞ্জের বাইরে ওভারড্রাইভ করার ফলে কম্প্রেশন লাভ হয় এবং OSNR ক্ষয় হয়; খুব কম ইনপুট স্তরে এটি পরিচালনা করা পাম্পের শক্তি নষ্ট করে এবং আউটপুটে আপেক্ষিক তীব্রতার শব্দ বাড়ায়।

স্প্যান লস গণনা করে শুরু করুন — অ্যামপ্লিফায়ারের আউটপুট থেকে পরবর্তী অ্যামপ্লিফায়ারের ইনপুট পর্যন্ত dB-তে মোট সন্নিবেশের ক্ষতি, 0.2 dB/km-এ ফাইবার ক্ষয়, সংযোগকারী এবং স্প্লাইস লস, এবং ROADMs, optchestbers, optchestbers এর মতো কোনো প্যাসিভ উপাদানের সন্নিবেশের ক্ষতি। পথ লিঙ্কের মাধ্যমে ধ্রুবক সংকেত স্তর বজায় রাখতে ইন-লাইন অ্যামপ্লিফায়ারের লাভ ন্যূনতম এই স্প্যান ক্ষতির সমান হওয়া উচিত। বার্ধক্য এবং মেরামতের জন্য মার্জিন যোগ করুন, সাধারণত 3 থেকে 6 ডিবি নেটওয়ার্ক ডিজাইনের মানগুলির উপর নির্ভর করে।

DWDM অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, নিশ্চিত করুন যে EDFA-এর অপারেটিং ব্যান্ডউইথ সমস্ত স্থাপন করা চ্যানেলগুলিকে কভার করে এবং লাভের সমতলতা স্পেসিফিকেশন — সাধারণত C-ব্যান্ড জুড়ে ±0.5 থেকে ±1.5 dB — amplifi পর্যায়ের amplifi সংখ্যার উপরে চ্যানেলের শক্তি ভ্রমণগুলিকে অগ্রহণযোগ্য স্তরে জমা হওয়া থেকে আটকাতে যথেষ্ট আঁটসাঁট। ইন্সটলড ডিডব্লিউডিএম সিস্টেমে কম মার্জিনের অন্যতম সাধারণ কারণ হল গেইন টিল্ট অ্যাকমিউলেশন, এবং অ্যামপ্লিফায়ার সিলেকশন স্টেজে অপর্যাপ্ত লাভ সমতলতা স্পেসিফিকেশনের জন্য এটি প্রায় সবসময়ই খুঁজে পাওয়া যায়।