امروز قصد داریم کاربرد، معایب و مزایای ابزاری به نام تقویت کننده فیبر نوری را بررسی کنیم و ببینیم که این ابزار چیست.

 فیبر نوری  (Optical Fiber) 

ابتدا برای اینکه بهتر متوجه بشید تقویت کننده فیبر نوری (EDFA) چیست توضیحی در مورد فیبر نوری ارائه میدهیم، رشته هایی از جنس (سیلیسیم دی اکسید) که شبیه شیشه یا پلاستیک روشن است که داده ها را از طریق لیزر با سرعت چند برابر کابل مسی جابجا می کند را فیبر نوری می گویند. کابل های فیبر نوری ارزان، سریع، کم مصرف، سبک، دارای امنیت بالا در مقایسه با کابل مسی هستند.

به طور کلی کابل های فیبر نوری در مخابرات، حسگرها برای اندازه گیری کمیت های فیزیکی فشار، حرارت، آلودگی آب های دریا، سطح مایعات، جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی کاربرد دارد.

از جمله کاربردهای فیبرنوری در صنایع نظامی را می توان ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشکها ارتباط زیر دریایی ها (هیدروفون) همچنین در حوزه پزشکی برای تشخیص بیماری ها و آزمایشهای گوناگون از جمله دوزیمتری غدد سرطانی ، شناسایی نارسایی های داخل بدن و آندوسکپی برشمرد. روشنایی در این فناوری که از پرکابردترین ها است، نور از منبع نوری که می‌تواند نور مصنوعی (نورلامپهای الکتریکی) و یا نور طبیعی (نور خورشید) باشد وارد فیبر نوری میکند و از این طریق به محل مصرف منتقل می‌شود. به این ترتیب نور به هر نقطه‌ای که در جهت تابش مستقیم آن نیست منتقل می‌شود.

تقویت کننده فیبر نوری

تقویت کننده فیبر نوری یا (EDFA) مخفف Amplifire Doped Fiber Erbuim  از اصلی ترین تجهیزات مخابرات و شبکه های نوری که بر بستر فیبر هستند شناخته شده. تقویت کننده نوری در واقع سیگنال نور را بدون نیاز به اینکه تبدیل به سیگنال الکتریکی شود، تقویت می کند.

با کمک تقویت کننده های EDFA  داده ها در مسیرهای طولانی با سرعتی بیش از 10 ترا بایت در ثانیه در کیلومتر جابجا می شود. نور در هنگام عبور از کابل فیبر ضعیف می شود بنابراین یک یا بیش از یک تقویت کننده در طول کابل بسته می شود تا نور ضعیف شده را تقویت کند.

تقویت کننده نوری دارای فیبرهای با پوشش ویژه ای است. نور ضعیف شده پس از ورود به این تقویت کننده تقویت می شود. مولکول های موجود در این پوشش تابیش لیزر به آنها، سیگنال نوری جدید و قوی تولید می کنند که مشخصات آن مشابه نور ورودی به تقویت کننده است.

علت نیاز به تقویت کننده فیبر نوری (EDFA) چیست ؟

استفاده از تقویت کننده فیبر نوری (EDFA) در داخل شبکه هنگام انتقال سیگنال برای داشتن عدم از دست دادن سیگنال داده ضروری است.

هنگامی که ما در مورد یک سیستم ارتباطات نوری صحبت می ‌کنیم که در آن داده‌ها به شکل نور از طریق کابل فیبر منتقل می‌شوند، نیاز به یک واحد تقویت کننده داریم. زیرا زمانی که سیگنال از یک طرف به طرف دیگر فرستاده می‌شود، عوامل مختلف کیفیت سیگنال را کاهش می‌ دهند. به همین دلیل اغلب بازیابی اطلاعات اصلی از آن سیگنال خاص غیرممکن می‌شود.

اگر ما از یک واحد تقویت‌ کننده الکترونیکی استفاده کنیم، الزاما ً نیاز به واحدهای اضافی برای تبدیل سیگنال نوری به شکل الکتریکی و بالعکس داریم. این فرآیند تا حدی وقت گیر است و سرعت انتقال داده را کند ترمی‌کند . تقویت‌کننده‌های نوری این مشکل را رفع کرده اند . با بکارگیری تقویت ‌کننده‌های نوری در یک سیستم ارتباطی نوری امکان انتقال سیگنال به فاصله طولانی ‌تر و نرخ سریع ‌تر بدون میرایی را خواهیم داشت.

 انواع تقویت کننده یا آمپلی فایر فیبر نوری

• تقویت کننده نوری نیمه رسانا  یا نیمه هادی
•  تقویت کننده نوری لیزری
• تقویت کننده نوری رامان
•  تقویت کننده نوری لیزری
•  تقویت کننده نوری پارامتری

1. تقویت کننده نوری نیمه رسانا  یا نیمه هادی : تقویت‌کننده‌های نوری نیمه‌رسانایی گونه‌ای از تقویت‌کننده‌های نوری هستند که برای تولید بهره از مواد نیمه رسانا استفاده می‌کنند. این تقویت‌کننده‌های نوری ساختاری شبیه به دیودهای لیزری فابری-پرو دارند با این تفاوت که در لبه‌های ناحیه بهره از طراحی ضد-بازتاب استفاده می‌شود تا ساختار به جای لیزر، تقویت‌کننده بشود. در طراحی‌های نوین با استفاده از پوشش‌های ضد بازتاب و موج‌بر کج می‌توان بازتابش نور از دو سطح انتهایی را به کمتر از ۰.۰۰۱% کاهش داد. این کار باعث هدر رفتن توان نور از درون حفره می‌شود، و از آن جا که اندازه این تلفات بیشتر از میزان تقویت سیگنال درون حفره است، این طراحی مانع از ایجاد نوسان درون حفره و کار کرد این ساختار به صورت لیزر می‌شود.
2. تقویت کننده نوری لیزری : به طور کلی هر ماده فعال که ناحیه بهره باشد و بتواند نور لیزری ایجاد کند را می توان به گونه ای پمپ کرد که یک سیگنال نوری در همان طول موج لیزر را تقویت کند.
3. تقویت کننده نوری نیمه رسانایی (SOA) : گونه ای از تقویت کننده ها می باشد که برای تولید بهره از مواد نیمه رسانا استفاده می کنند.
4. تقویت کننده نوری رامان (RAMAN)  : یک تقویت کننده نوری براساس بهره رامان است که نتیجه از پراکندگی رامان القایی دارد. یک محیط رامان فعال اغلب یک فیبر اپتیکی است.
5. تقویت کننده نوری پارامتری (OPO) : OPO  از یک تشدید کننده نوری و یک کریستال نوری غیر خطی تشکیل شده است. تشدید کننده نوری برای طنین انداز حداقل یکی از امواج سیگنال و سکون کار میکند.

برای مشاوره و اطلاع از شرایط و نحوه اجرا پروژه میتوانید با همکاران ما در تیم سهند ارتباط در تماس باشید.