অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগের ক্ষেত্রে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার

অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগের ক্ষেত্রে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার

An অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারএটি এমন একটি ডিভাইস যা অপটিক্যাল সিগন্যালকে বিবর্ধিত করে। অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগের ক্ষেত্রে, এটি প্রধানত নিম্নলিখিত ভূমিকা পালন করে: ১. অপটিক্যাল শক্তি বৃদ্ধি ও বিবর্ধন। অপটিক্যাল ট্রান্সমিটারের সম্মুখ প্রান্তে অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার স্থাপন করে ফাইবারে প্রবেশকারী অপটিক্যাল শক্তি বাড়ানো যায়। ২. অনলাইন রিলে বিবর্ধন, যা অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ ব্যবস্থায় বিদ্যমান রিপিটারকে প্রতিস্থাপন করে; ৩. প্রি-অ্যামপ্লিফিকেশন: গ্রাহক প্রান্তের ফটোডিটেক্টরের আগে, দুর্বল আলোক সংকেতকে প্রি-অ্যামপ্লিফাই করে গ্রহণের সংবেদনশীলতা বৃদ্ধি করা হয়।

বর্তমানে, অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগে ব্যবহৃত অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারগুলো প্রধানত নিম্নলিখিত প্রকারের হয়ে থাকে: ১. সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার (SOA অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার)/ সেমিকন্ডাক্টর লেজার অ্যামপ্লিফায়ার (এসএলএ অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার); ২. রেয়ার আর্থ-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার, যেমন বেইট-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (EDFA অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার), ইত্যাদি। ৩. নন-লিনিয়ার ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার, যেমন ফাইবার রামান অ্যামপ্লিফায়ার, ইত্যাদি। নিচে যথাক্রমে এগুলোর একটি সংক্ষিপ্ত পরিচিতি দেওয়া হলো।

১. সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার: বিভিন্ন প্রয়োগের শর্ত এবং বিভিন্ন প্রান্ততলের প্রতিফলনের উপর নির্ভর করে, সেমিকন্ডাক্টর লেজার বিভিন্ন ধরণের সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার তৈরি করতে পারে। যদি সেমিকন্ডাক্টর লেজারের ড্রাইভিং কারেন্ট এর থ্রেশহোল্ডের চেয়ে কম হয়, অর্থাৎ কোনো লেজার উৎপন্ন না হয়, তখন এর এক প্রান্তে একটি অপটিক্যাল সিগন্যাল ইনপুট করা হয়। যতক্ষণ এই অপটিক্যাল সিগন্যালের ফ্রিকোয়েন্সি লেজারের স্পেকট্রাল সেন্টারের কাছাকাছি থাকে, ততক্ষণ এটি বিবর্ধিত হয়ে অন্য প্রান্ত থেকে আউটপুট হবে। এই ধরনেরসেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারএকে ফ্যাব্রি-পেরো টাইপ অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার (FP-SLA) বলা হয়। যদি লেজারটিকে থ্রেশহোল্ডের উপরে বায়াস করা হয়, তবে এক প্রান্ত থেকে দুর্বল সিঙ্গেল-মোড অপটিক্যাল সিগন্যাল ইনপুট করা হয় এবং যতক্ষণ পর্যন্ত এই অপটিক্যাল সিগন্যালের ফ্রিকোয়েন্সি মাল্টিমোড লেজারের স্পেকট্রামের মধ্যে থাকে, ততক্ষণ অপটিক্যাল সিগন্যালটি বিবর্ধিত হয়ে একটি নির্দিষ্ট মোডে লক হয়ে যাবে। এই ধরনের অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারকে ইনজেকশন-লকড টাইপ অ্যামপ্লিফায়ার (IL-SLA) বলা হয়। যদি একটি সেমিকন্ডাক্টর লেজারের দুই প্রান্তে মিরর-কোটিং করা হয় বা অ্যান্টি-রিফ্লেকশন ফিল্মের একটি স্তর বাষ্পীভূত করা হয়, যার ফলে এর ইমিসিসিভিটি খুব কম হয় এবং ফ্যাব্রি-পেরো রেজোনেন্ট ক্যাভিটি তৈরি হতে পারে না, তাহলে অপটিক্যাল সিগন্যালটি যখন সক্রিয় ওয়েভগাইড স্তরের মধ্য দিয়ে যায়, তখন এটি চলার পথেই বিবর্ধিত হবে। তাই, এই ধরনের অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারকে ট্রাভেলিং ওয়েভ টাইপ অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার (TW-SLA) বলা হয় এবং এর গঠন নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে। যেহেতু ট্রাভেলিং ওয়েভ টাইপ অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের ব্যান্ডউইথ ফ্যাব্রি-পেরো টাইপ অ্যামপ্লিফায়ারের তুলনায় তিন মাত্রা বেশি এবং এর 3dB ব্যান্ডউইথ 10THz পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, তাই এটি বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সির অপটিক্যাল সিগন্যালকে বিবর্ধিত করতে পারে এবং এটি একটি অত্যন্ত সম্ভাবনাময় অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার।

২. বেইট-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার: এটি তিনটি অংশ নিয়ে গঠিত: প্রথমটি হলো একটি ডোপড ফাইবার, যার দৈর্ঘ্য কয়েক মিটার থেকে কয়েক দশ মিটার পর্যন্ত হয়ে থাকে। এই অপদ্রব্যগুলো প্রধানত রেয়ার আর্থ আয়ন, যা লেজার অ্যাক্টিভেশন উপাদান তৈরি করে; দ্বিতীয়টি হলো লেজার পাম্প উৎস, যা আলোর বিবর্ধন অর্জনের জন্য ডোপড রেয়ার আর্থ আয়নগুলোকে উত্তেজিত করতে উপযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের শক্তি সরবরাহ করে। তৃতীয়টি হলো কাপলার, যা পাম্প লাইট এবং সিগন্যাল লাইটকে ডোপড অপটিক্যাল ফাইবার অ্যাক্টিভেটিং উপাদানের মধ্যে সংযুক্ত হতে সক্ষম করে। একটি ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারের কার্যপ্রণালী সলিড-স্টেট লেজারের মতোই। এটি লেজার-অ্যাক্টিভেটেড উপাদানের মধ্যে একটি বিপরীত কণা সংখ্যা বন্টন অবস্থা তৈরি করে এবং উদ্দীপিত বিকিরণ উৎপন্ন করে। একটি স্থিতিশীল কণা সংখ্যা বিপরীত বন্টন অবস্থা তৈরি করার জন্য, অপটিক্যাল ট্রানজিশনে দুইটির বেশি শক্তি স্তর জড়িত থাকা উচিত, সাধারণত তিন-স্তর এবং চার-স্তর সিস্টেম, যেখানে একটি পাম্প উৎস থেকে শক্তির অবিচ্ছিন্ন সরবরাহ থাকে। কার্যকরভাবে শক্তি সরবরাহ করার জন্য, পাম্প ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্য লেজার ফোটনের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট হওয়া উচিত, অর্থাৎ পাম্প ফোটনের শক্তি লেজার ফোটনের শক্তির চেয়ে বেশি হওয়া উচিত। অধিকন্তু, রেজোনেন্ট ক্যাভিটি একটি পজিটিভ ফিডব্যাক তৈরি করে, এবং এর ফলে একটি লেজার অ্যামপ্লিফায়ার গঠিত হতে পারে।

৩. নন-লিনিয়ার ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার: নন-লিনিয়ার ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার এবং আরবিয়াম ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার উভয়ই ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার শ্রেণীর অন্তর্ভুক্ত। তবে, প্রথমটি কোয়ার্টজ ফাইবারের নন-লিনিয়ার প্রভাবকে কাজে লাগায়, যেখানে দ্বিতীয়টি সক্রিয় মাধ্যমের উপর কাজ করার জন্য আরবিয়াম-ডোপড কোয়ার্টজ ফাইবার ব্যবহার করে। সাধারণ কোয়ার্টজ অপটিক্যাল ফাইবার উপযুক্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের শক্তিশালী পাম্প লাইটের প্রভাবে শক্তিশালী নন-লিনিয়ার প্রভাব তৈরি করে, যেমন স্টিমুলেটেড রামান স্ক্যাটারিং (SRS), স্টিমুলেটেড ব্রিলুইন স্ক্যাটারিং (SBS), এবং ফোর-ওয়েভ মিক্সিং প্রভাব। যখন পাম্প লাইটের সাথে অপটিক্যাল ফাইবারের মধ্য দিয়ে সিগন্যাল প্রেরিত হয়, তখন সিগন্যাল লাইট বিবর্ধিত হতে পারে। এইভাবে, এগুলো ফাইবার রামান অ্যামপ্লিফায়ার (FRA), ব্রিলুইন অ্যামপ্লিফায়ার (FBA), এবং প্যারামেট্রিক অ্যামপ্লিফায়ার গঠন করে, যেগুলোর সবগুলোই ডিস্ট্রিবিউটেড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার।

সারসংক্ষেপ: সকল অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারের সাধারণ উন্নয়নের দিক হলো উচ্চ গেইন, উচ্চ আউটপুট পাওয়ার এবং নিম্ন নয়েজ ফিগার।