Ярим ўтказгичли оптик кучайтиргичлар

Ярим ўтказгичли оптик кучайтиргичлар
Ярим ўтказгичли лазер кучайтиргичлар икки камчилиги туфайли кенг тарқалмаган. Уларни ёруғлик нурлантирувчи актив қатлами 1 мкм қалинликка эга, бу эса ёруғлик оқимларининг катта қисмини кириш толасидан актив қатламга тушишини чегаралайди (бир модали толаларнинг диаметри 9 мкм). Натижида оқимлар йўқолади ва фойдали кучайтириш коэффициенти камаяди. Киришдаги тола билан актив қатлам орасида линзалар жойлаштириб, кучайтиргичнинг фойдали кучайтириш коэффициентини ошириш мумкин. Лекин, бу кучайтиргич тузилишини янада мураккаблаштиради.
Шунингдек, ярим ўтказгичли кучайтиргичларнинг кучайтириши нурланиш қутбланишини йўналишига боғлиқ. Оптик толада қутбланишни назорат қилишнинг иложи йўқлиги, бундай кучайтиргичларда 4-8 дБ гача йўқотишларга олиб келади. Шунинг учун ярим ўтказгичли кучайтиргичларни ёруғлик нурланиш манбалари билан биргаликда ишлаб чиқарилгандагина қўллаш керак. Бу нурланиш қувватини ошириш мақсадида қилинади.
Raman optik kuchaytirgichlari qanday xususiyatlarga ega?
Раман оптик кучайтиргичлари
Бу турдаги оптик кучайтиргичнинг иш принципи катта қувватли дамловчи ёруғлик тўлқинининг оптик толанинг нобиржинсликларидаги сочилиш чоғида у билан бир хил ёки қарама-қарши йўналишда тарқалаётган кучсиз сигнал билан ўзаро таъсирлашувидан фойдаланишга асосланган. Бундай таъсирлашув жараёнида сигналнинг муайян спектрал диапозоннинг маркази дамловчи тўлқин частотаси д га нисбатан сигнал частотаси c қадар силжиган бўлади:
р=д - с . (10.1)
Бу частотавий силжиш Раман силжиш деб аталади.
Юқоридаги 10.1-расмда тўлқин узунлигининг 1470-1620 нм оралиғи учун кварц толали оптик кучайтиргичи кучайтириш коэффициенти ва кучсиз сигнал частотаси (тўлқин узунлиги) орасидаги боғланиш, яъни кучайтиргичнинг АЧХ тасвирланган, характеристика қуввати 100 ва 200 мВт га тенг бўлган 1440 нм ли дамлаш тўлқин узунлиги учун келтирилган.
10.1-расм. Раман кучайтиргичнинг спектри.
Расмдан кўринадики, тўлқин узунликларининг оралиғи тахминан 30 нм ни ташкил этади ва С диапозонга мос келади, бироқ характеристика нотекис бўлгани учун бундай кучайтиргичлардан жуда зич зичлаштирилган (DWDM) тизимларда фойдаланиш уни текислаш чораларини кўринишини талаб этади.
Сигнал интенсивлиги Ic дамлаш интенсивлиги Iд га қараганда кичик бўлган ҳол учун кучайиш коэффициенти бу турдаги кучайтиргичлар учун қуйидаги муносабат билан аниқланади.
G0=exp(g·Pдамл·эфф/Aэфф) (10.2)
Бу ерда Pдамл=Iдамл·Аэфф дамлаш қуввати, эфф ва Aэфф – дамлаш қуввати, эфф ва Aэфф мос равишда оптик толанинг эффектив узунлиги ва кўндаланг кесими, g оптик кучайтиргич амплитудавий – частотавий характеристика-сининг эффективлиги.
Кучайтириш коэффициенти дамлаш қувватининг Pдамл=1 Вт қийматигача қувватнинг ортиши билан чизиқли тарзда ортади. Сўнгри у дамлаш қувватининг бир неча Вт қийматларида тўйинишга чиқади.
Раман кучайтиргичларининг одатий қувватининг 1 Вт га яқин қийматларида уларнинг кучайтириш коэффициенти 17-30 дБ оралиғида ётади. Бунда дамлаш қувватининг ортиши билан кучайтириш коэффициентининг камайиши, тўйиниши кузатилади. Бироқ амалиётда дамлаш қувватининг 100-200 мВт ли пастроқ сатҳларидан фойдаланилади ва бу ҳолда кучайтириш коэффициенти 4-8 дБ оралиқда ётади.
Раман оптик кучайтиргичда 1300 нмли оптик сигналларини кучайтириш учун 1060 нмли тўлқин узунликка эга бўлган лазердан, тўлқин узунлиги 1550 нм ли сигналларни кучайтириш учун эса, 1320 ёки 1443 нм га тенг лазерларидан фойдаланилади.
Бу турдаги кучайтиргичлар етарли даражада кенг полосали (5-10 ТГц) бўлсаларда, АЧХ нотекислиги туфайли, улардан қисқа давомийликка эга бўлган оптик импульсларини кучайтириш учунгина фойдаланиш мумкин. WDM тизимларида кучайтириш чоғида амплитудавий – частотавий характеристикасини текислаш талаб этилади.
Бироқ кейинги вақтда таркибига германий аралашмалари киритилган махсус толали ёруғлик узатгичидан фойдаланишга асосланган юқори самарали Раман кучайтиргичлари ишлаб чиқилди. Шу сабабдан бу турдаги кучайтиргичлар толали оптик узатиш тизимларида фойдаланиш нуқтаи назардан борган сари муҳим аҳамият касб этиб бормоқда. Жумладан эрбийли толали кучайтиргич ва Раман кучайтиргичларининг турли хил комбинацияларидан иборат дурагай кучайтиргичларни яратиш ва ишлаб чиқиш устида ишлар олиб борилмоқда.
Raman optik kuchaytirgichlarining ish prinsipini tushuntiring.
Optik kuchaytirgichlar qanday asosiy parametrlar bilan tavsiflanadi?
Оптик кучайтиргичлар қуйидаги параметрлар орқали аниқланади:
Тўйиниш қуввати Рт.чиқ-максимал чиқиш қувватини аниқлайди.
Максимал қувват 36дБқ (4 Вт)дан ошиши мумкин.
Кучайиш коэффициенти:
g=10lg Pс. чиқ/Pс. кир, (10.3)
бу ерда, Pc.чиқ- чиқиш сигналининг қуввати;
Pc. кир- кириш сигналининг қуввати
Кучайиш 40дБ гача етиши мумкин.
Шовқин-фактор NF кучайтиргич киришидаги сигнал/шовқин нисбатини чиқишдаги сигнал/шовқин нисбати орқали аниқланади:
NF=(Pc.кир/Pшов.кир)/(Pc.чиқ/Pшов.чиқ). (10.4)
NF=5-6 дБ.
Optik kuchaytirgichlar vazifasiga ko‘ra qanday turlarga bo‘linadi? Ularni ta’riflang.
Оптик кучайтиргичлар вазифасига қараб дастлабки, линия ва қувват кучайтиргичларига бў линади.
Олд, дастлабки кучайтиргичлар регенератор киришида ўрнатилади ва сигнал/шовқин нисбатини оширишга ёрдам беради. Жуда кичик саҳли (-45...-30 дБқ) сигналларни кучайтиришга мўлжалланган.
Линиявий кучайтиргичлари сигнал бузилишларини бартараф этиш зарурияти бўлмаса, регенераторлар ўрнини босиши мумкин.
Қувват кучайтиргичлари лазер узатгичларнинг чиқишида ўрнатилади ва оралиқ кучайтириш пунктлари орасидаги масофани узайтиришга ёрдам беради.
|