নীতি ও প্রয়োগEDFA আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার
এর মৌলিক কাঠামোইডিএফএআরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার, যা প্রধানত একটি সক্রিয় মাধ্যম (কয়েক ডজন মিটার দীর্ঘ ডোপড কোয়ার্টজ ফাইবার, কোর ব্যাস ৩-৫ মাইক্রন, ডোপিং ঘনত্ব (২৫-১০০০)x১০⁻⁶), পাম্প আলোক উৎস (৯৯০ বা ১৪৮০ ন্যানোমিটার এলডি), অপটিক্যাল কাপলার এবং অপটিক্যাল আইসোলেটর দ্বারা গঠিত। আরবিয়াম ফাইবারের মধ্যে সিগন্যাল আলো এবং পাম্প আলো একই দিকে (কো-পাম্পিং), বিপরীত দিকে (রিভার্স পাম্পিং), অথবা উভয় দিকে (দ্বিমুখী পাম্পিং) সঞ্চারিত হতে পারে। যখন সিগন্যাল আলো এবং পাম্প আলো একই সাথে আরবিয়াম ফাইবারে প্রবেশ করানো হয়, তখন পাম্প আলোর প্রভাবে আরবিয়াম আয়ন উচ্চ শক্তি স্তরে (ত্রি-স্তর ব্যবস্থা) উত্তেজিত হয় এবং শীঘ্রই মেটাস্টেবল স্তরে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। যখন এটি আপতিত সিগন্যাল আলোর প্রভাবে ভূমি অবস্থায় ফিরে আসে, তখন সিগন্যাল আলোর সাথে সঙ্গতিপূর্ণ ফোটন নির্গত হয়, যার ফলে সিগন্যাল বিবর্ধিত হয়। এর বিবর্ধিত স্বতঃস্ফূর্ত নিঃসরণ (ASE) বর্ণালীর একটি বৃহৎ ব্যান্ডউইথ (২০-৪০ ন্যানোমিটার পর্যন্ত) রয়েছে এবং এতে যথাক্রমে ১৫৩০ ন্যানোমিটার ও ১৫৫০ ন্যানোমিটার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দুটি শীর্ষবিন্দু আছে।
এর প্রধান সুবিধাগুলিEDFA অ্যামপ্লিফায়ারএগুলোর বৈশিষ্ট্য হলো উচ্চ গেইন, বৃহৎ ব্যান্ডউইথ, উচ্চ আউটপুট পাওয়ার, উচ্চ পাম্পিং দক্ষতা, স্বল্প ইনসারশন লস এবং পোলারাইজেশন অবস্থার প্রতি অসংবেদনশীলতা।
আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারের কার্যপ্রণালী
আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (EDFA অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারএটি প্রধানত একটি আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার (প্রায় ১০-৩০ মিটার দৈর্ঘ্যের) এবং একটি পাম্প আলোক উৎস দ্বারা গঠিত। এর কার্যপ্রণালী হলো, পাম্প করা আলোক উৎসের (তরঙ্গদৈর্ঘ্য ৯৮০nm বা ১৪৮০nm) প্রভাবে আরবিয়াম-ডোপড ফাইবারটি উদ্দীপিত বিকিরণ তৈরি করে এবং ইনপুট আলোক সংকেতের পরিবর্তনের সাথে সাথে বিকিরিত আলোরও পরিবর্তন ঘটে, যা ইনপুট আলোক সংকেতকে বিবর্ধিত করার সমতুল্য। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারের গেইন সাধারণত ১৫-৪০db হয় এবং রিলে দূরত্ব ১০০ কিলোমিটারেরও বেশি বাড়ানো যায়। তাই, মানুষের মনে প্রশ্ন জাগে: আলোক তরঙ্গের তীব্রতা বাড়ানোর জন্য বিজ্ঞানীরা ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারে ডোপড আরবিয়াম ব্যবহারের কথা কেন ভেবেছিলেন? আমরা জানি যে আরবিয়াম একটি বিরল মৃত্তিকা মৌল এবং এই মৌলগুলোর বিশেষ গাঠনিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। অপটিক্যাল ডিভাইসের কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য দীর্ঘদিন ধরে বিরল মৃত্তিকা মৌল ডোপিং করে আসছে, তাই এটি কোনো আকস্মিক বিষয় নয়। এছাড়াও, পাম্প আলোক উৎসের তরঙ্গদৈর্ঘ্য কেন ৯৮০nm বা ১৪৮০nm নির্বাচন করা হয়? প্রকৃতপক্ষে, পাম্প আলোক উৎসের তরঙ্গদৈর্ঘ্য ৫২০nm, ৬৫০nm, ৯৮০nm এবং ১৪৮০nm হতে পারে, কিন্তু বাস্তবে প্রমাণিত হয়েছে যে ১৪৮০nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পাম্প আলোক উৎসের লেজার দক্ষতা সর্বোচ্চ, এবং এর পরেই রয়েছে ৯৮০nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পাম্প আলোক উৎস।
ভৌত কাঠামো
আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (EDFA অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার)-এর মৌলিক কাঠামো। এর ইনপুট এবং আউটপুট প্রান্তে একটি করে আইসোলেটর থাকে, যার উদ্দেশ্য হলো অপটিক্যাল সিগন্যালের একমুখী সঞ্চালন নিশ্চিত করা। পাম্প এক্সাইটারের তরঙ্গদৈর্ঘ্য ৯৮০nm বা ১৪৮০nm হয় এবং এটি শক্তি সরবরাহ করতে ব্যবহৃত হয়। কাপলারের কাজ হলো ইনপুট অপটিক্যাল সিগন্যাল এবং পাম্প লাইটকে আরবিয়াম-ডোপড ফাইবারে সংযুক্ত করা এবং আরবিয়াম-ডোপড ফাইবারের মাধ্যমে পাম্প লাইটের শক্তিকে ইনপুট অপটিক্যাল সিগন্যালে স্থানান্তর করা, যার ফলে ইনপুট অপটিক্যাল সিগন্যালের শক্তি বিবর্ধন ঘটে। উচ্চতর আউটপুট অপটিক্যাল পাওয়ার এবং নিম্নতর নয়েজ ইনডেক্স পাওয়ার জন্য, বাস্তবে ব্যবহৃত আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারে দুই বা ততোধিক পাম্প সোর্সের কাঠামো ব্যবহার করা হয়, যেগুলোর মাঝখানে আইসোলেটর থাকে এবং যা একে অপরকে বিচ্ছিন্ন করে রাখে। একটি প্রশস্ত ও মসৃণ গেইন কার্ভ পাওয়ার জন্য, একটি গেইন ফ্ল্যাটেনিং ফিল্টার যুক্ত করা হয়।
EDFA পাঁচটি প্রধান অংশ নিয়ে গঠিত: আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার (EDF), অপটিক্যাল কাপলার (WDM), অপটিক্যাল আইসোলেটর (ISO), অপটিক্যাল ফিল্টার এবং পাম্পিং সাপ্লাই। সাধারণত ব্যবহৃত পাম্প উৎসগুলোর মধ্যে রয়েছে ৯৮০nm এবং ১৪৮০nm, এবং এই দুটি পাম্প উৎসের পাম্পিং দক্ষতা বেশি হওয়ায় এগুলো অধিক ব্যবহৃত হয়। ৯৮০nm পাম্প আলোক উৎসের নয়েজ কো-এফিশিয়েন্ট কম; ১৪৮০nm পাম্প আলোক উৎসের পাম্পিং দক্ষতা বেশি এবং এর মাধ্যমে বৃহত্তর আউটপুট পাওয়ার পাওয়া যায় (৯৮০nm পাম্প আলোক উৎসের তুলনায় প্রায় ৩dB বেশি)।
সুবিধা
১. কার্যকরী তরঙ্গদৈর্ঘ্যটি সিঙ্গেল-মোড ফাইবারের সর্বনিম্ন অ্যাটেনিউয়েশন উইন্ডোর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
২. উচ্চ কাপলিং দক্ষতা। এটি একটি ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার হওয়ায় ট্রান্সমিশন ফাইবারের সাথে এর কাপলিং সহজ।
৩. উচ্চ শক্তি রূপান্তর দক্ষতা। ইডিএফ-এর কোর ট্রান্সমিশন ফাইবারের চেয়ে ছোট এবং ইডিএফ-এর মধ্যে দিয়ে সিগন্যাল লাইট ও পাম্প লাইট একই সাথে সঞ্চারিত হয়, ফলে এর অপটিক্যাল ক্যাপাসিটি খুব ঘনীভূত থাকে। এটি আলো এবং গেইন মিডিয়াম Er আয়নের মধ্যে মিথস্ক্রিয়াকে অত্যন্ত পরিপূর্ণ করে তোলে। উপযুক্ত দৈর্ঘ্যের আরবিয়াম-ডোপড ফাইবারের সাথে মিলিত হয়ে আলোক শক্তির রূপান্তর দক্ষতা বৃদ্ধি করে।
৪. উচ্চ গেইন, নিম্ন নয়েজ ইনডেক্স, বৃহৎ আউটপুট পাওয়ার, চ্যানেলগুলোর মধ্যে নিম্ন ক্রসটক।
৫. স্থিতিশীল গেইন বৈশিষ্ট্য: EDFA তাপমাত্রার প্রতি সংবেদনশীল নয়, এবং পোলারাইজেশনের সাথে গেইনের সম্পর্ক নগণ্য।
৬. গেইন বৈশিষ্ট্যটি সিস্টেমের বিট রেট এবং ডেটা ফরম্যাটের উপর নির্ভরশীল নয়।
ত্রুটি
১. নন-লিনিয়ার প্রভাব: EDFA ফাইবারে প্রবেশ করানো অপটিক্যাল পাওয়ার বাড়িয়ে অপটিক্যাল পাওয়ারকে বিবর্ধিত করে, তবে পাওয়ারের পরিমাণ যত বেশি হয় তত ভালো। যখন অপটিক্যাল পাওয়ার একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে বাড়ানো হয়, তখন অপটিক্যাল ফাইবারের নন-লিনিয়ার প্রভাব তৈরি হয়। তাই, অপটিক্যাল ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার ব্যবহার করার সময়, একক-চ্যানেলে আগত ফাইবার অপটিক্যাল পাওয়ার নিয়ন্ত্রণের মানের দিকে মনোযোগ দেওয়া উচিত।
২. গেইন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসর নির্দিষ্ট: সি-ব্যান্ড ইডিএফএ-এর কার্যকরী তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসর হলো ১৫৩০nm~১৫৬১nm; এল-ব্যান্ড ইডিএফএ-এর কার্যকরী তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসর হলো ১৫৬৫nm~১৬২৫nm।
৩. অসম গেইন ব্যান্ডউইথ: EDFA (আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার)-এর গেইন ব্যান্ডউইথ খুব প্রশস্ত, কিন্তু EDF-এর নিজস্ব গেইন স্পেকট্রাম সমতল নয়। WDM সিস্টেমে গেইন সমতল করার জন্য গেইন ফ্ল্যাটেনিং ফিল্টার ব্যবহার করা আবশ্যক।
৪. আলোক আকস্মিক বৃদ্ধি সমস্যা: যখন আলোর পথ স্বাভাবিক থাকে, তখন পাম্প লাইট দ্বারা উত্তেজিত আরবিয়াম আয়নগুলো সিগন্যাল লাইট দ্বারা বাহিত হয়, যার ফলে সিগন্যাল লাইটের বিবর্ধন সম্পন্ন হয়। যদি ইনপুট আলো বাধাগ্রস্ত হয়, তাহলে অস্থায়ী আরবিয়াম আয়নগুলো ক্রমাগত জমা হতে থাকার কারণে, সিগন্যাল লাইটের ইনপুট পুনরায় চালু হলে শক্তি লাফিয়ে ওঠে, যার ফলে আলোক আকস্মিক বৃদ্ধি ঘটে।
৫. অপটিক্যাল সার্জের সমাধান হলো EDFA-তে অটোমেটিক অপটিক্যাল পাওয়ার রিডাকশন (APR) বা অটোমেটিক অপটিক্যাল পাওয়ার অফ (APSD) ফাংশনটি বাস্তবায়ন করা, অর্থাৎ, যখন কোনো ইনপুট লাইট থাকে না, তখন EDFA স্বয়ংক্রিয়ভাবে পাওয়ার কমিয়ে দেয় বা পাওয়ার বন্ধ করে দেয়, যার ফলে সার্জ নামক ঘটনাটির সংঘটন দমন করা হয়।
অ্যাপ্লিকেশন মোড
১. বুস্টার ওয়েভের পরে একাধিক তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সিগন্যালের শক্তি বাড়িয়ে সেগুলোকে প্রেরণ করার জন্য বুস্টার অ্যামপ্লিফায়ার ব্যবহার করা হয়। যেহেতু বুস্টার ওয়েভের পরের সিগন্যালের শক্তি সাধারণত বেশি হয়, তাই একটি পাওয়ার অ্যামপ্লিফায়ারের নয়েজ ইনডেক্স এবং গেইন খুব বেশি হয় না। এর আউটপুট পাওয়ার তুলনামূলকভাবে বেশি থাকে।
২. পাওয়ার অ্যামপ্লিফায়ারের পরে, লাইন ট্রান্সমিশন লস পর্যায়ক্রমে পূরণ করার জন্য লাইন-অ্যামপ্লিফায়ার ব্যবহার করা হয়, যার জন্য সাধারণত তুলনামূলকভাবে কম নয়েজ ইনডেক্স এবং উচ্চ আউটপুট অপটিক্যাল পাওয়ারের প্রয়োজন হয়।
৩. প্রি-অ্যাম্প্লিফায়ার: স্প্লিটারের আগে এবং লাইন অ্যাম্প্লিফায়ারের পরে এটি ব্যবহৃত হয়। এটি সিগন্যালকে বিবর্ধিত করে রিসিভারের সংবেদনশীলতা উন্নত করে (যদি অপটিক্যাল সিগন্যাল-টু-নয়েজ রেশিও (OSNR) প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে, তবে উচ্চতর ইনপুট পাওয়ার রিসিভারের নিজস্ব নয়েজ দমন করে গ্রহণ সংবেদনশীলতা বাড়াতে পারে), এবং এর নয়েজ ইনডেক্স খুব কম থাকে। এর আউটপুট পাওয়ারের উপর তেমন কোনো বিশেষ বাধ্যবাধকতা নেই।
পোস্ট করার সময়: ১৭ মার্চ, ২০২৫