3-Amaliyot mashg‘uloti. Mavzu: Optik kuchaytirgichlarning xarakteristika va para-metrlarini tadqiq etish. Ishdan maqsad

3-Amaliyot mashg‘uloti.
Mavzu: Optik kuchaytirgichlarning xarakteristika va para-metrlarini tadqiq etish.
Ishdan maqsad: Optik kuchaytirgichlarning xarakteristika va parametrlarini tadqiq qilish orqali ularning optik kuchaytirgichlarning ishlash jarayoniga ta’sirini o‘rganamiz.
1. Nazariy qism
Optik kuchaytirgichlar quyidagi parametrlar bilan tavsiflanadi:
Kuchaytirish koeffitsenti. Bu parametr chiqish signalining quvvati kirish signalining quvvatiga nisbatan necha marta katta ekanligini ko‘rsatadi.
G=P_chiq / R_kir (3.1)
bu yerda P_chiq va R_kir - mos ravishda kuchaytirgichning kirishidan va chiqishidagi nurlanish signali quvvati. Logarifimik ko‘rinishdagi bu kattalik
g=lgG (3.2)
munosabat bilan aniqlanadi.
Kuchaytirish koeffitsentining kattaligi, avval takidlab o‘tilganidek kirish signalining quvvatga bog‘liq va signal kirish quvvatining kamayishi bilan o‘zining eng katta qiymatiga intiladi.
To‘yinish quvvati. Bu parametr optik kuchaytirgichning chiqish quvvatining eng katta qiymatini ko‘rsatadi. Tolali optik aloqa tizimlaridagi regeneratsiya punktlari orligidagi masofa chiqish quvvatining ana shu qiymati bilan belgilanadi. Katta quvatli erbiyli tolali kuchaytirgichlarda bu ko‘rsatkich 36dBm (4Vt) dan ortishi mumkin.
Kuchaygan spton nurlanish quvvati. Bu parametrning mohiyatini aralashmali tolali kuchaytirgich misolida ko‘rib chiqamiz. Kirish signali bshlmagan holda tolali optik kuchaytirgich fotonlarning spontan nurlanishi manbai bo‘lib hizmat qiladi. Nurlanish spektirining ko‘tinishi, biz yuuqorida ko‘rib o‘tganimizdek, erbiy ionlari energetik sathlarning o‘zaro joylashuvi va elektronlarning bu sathlar bo‘yicha ststistik taqsimoti bilan belgilanadi. Spontan tarzda hosil bo‘lgan fotonlar tolaning aktiv qismi bo‘ylab tarqalib, o‘ziga aynan o‘xshash-o‘shanday to‘lqin uzunligiga, faza qutublanishiga va tarqalish yo‘nalishiga ega bo‘lgan fotonlar hosil qiladilar. Bunday fotonlarning natijaviy spektri kuchaygan spontan nurlanish deb ataladi. Bu nurlanishni quvvati 1Gs chastotaga nisbatan boholanadi va Vt/Gs larda o‘lchanadi. Agar optik kuchaytirgich kirishiga lazerdan signal berilsa, lodin spontan nurlanishning kuchayishiga olib keladigan energetik o‘tishlarning bir qismi ana shu signal ta’sirida yuz beradi va uning kuchayishiga olib keladi. Shunday qilib, nafaqat foydali signalning kuchayishi, shuningdek, spontan nurlanishning kuchsizlanishi ham sodir bo‘ladi(3.1-rasm).
Kuchaytirilgan spontan nurlanishning quvvati va optik kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsenti orasidagi munosabat quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

R_{kuch.spon.nurl} = hνn_sp(G-1)/ή, (3.3)

bu yerda n_sp –spontan eligssiya koeffitsenti, ή-nurlanishning kvant samaradorligi (bu kattalik energetik o‘tishlar chog‘ida har bir shtish tufayli hosil bo‘ladigan fotonlarning shrtacha sonini ko‘rsatadi).
Shovqin omili. Bu kattalik quyidagi nisbat bilan aniqlanadi:
NF=(P_s.kir/P_sh.kir )/(P_s.chiq/P_sh.chiq ) (3.4)

3.1-rasm. Tolali optik kuchaytirgichning chiqish nurlanish spektri:

1-kirish signali mavjud bo‘lmagan hol;
2- kirish signali mavjud bo‘lgan hol.
Shuni ta’kidlash joizki, kirishdagi shovqin quvvati kvant jixatidan cheklangan minimal kattalik bo‘lib, uning qiymati vakuumning nolinchi fluktuatsiyalari bilan belgilanadi:
R_sh.kir=hν∆ν . (3.5)
Chiqishdagi shovqin quvvati kuchaygan spontan nurlanish quvvatidan va kuchytirgich orqali o‘zgarishsiz o‘tgan vakumning nolinchi fluktuatsiyalari quvvatidan tarkib topadi:

P_sh.chiq =R_{kuch.spon.nurl}+hν∆ν. (3.6)

Agar P_s.kir/P_s.kir =G ekanligi e’tiborga olinsa, shovqin omilini kuchaytirish koeffitsenti va kuchaygan spontan nurlanish quvvati orqali quyidagicha ifodalash mumkin:
NF=(1+P_{kuch.spon.nurl.}/hν∆ν)/G. (3.7)

2. Amaliyot mashg‘uloti topshirig‘i
1. Aralashmali tolali optik kuchaytirgichning xarakteristika va parametrlarini tavsiflang.
Talabalar shuningdek berilgan qiymatlar bo‘yicha optik kuchaytirgichning bir qator parametrlarini xisoblaydilar. Xususan optik kuchaytirgichni kuchaytirish koeffitsientini, uning logorifmik qiymatini xisoblaydilar.
Misol uchun optik kuchaytirgich uchun 30dB chiqish, ya’ni kuchaygan signal quvvati, 20dB esa kirish quvvati bo‘lsin. U xolda ushbu OKchning yuqorida aytilgan parametrlari 9.1 va 9.2 formulalardan foydalangan xolda aniqlanadi.
3. Amaliyot mashg‘ulotini bajarish.
Amaliyot ishi 2 - qismga ko‘ra xisobot ko‘rinishida tayyorlanadi va talaba tomonidan himoya qilinadi.

4. Nazorat savollari

1.Aralashmali tolali optik kuchaytirgichning tuzilishi va ish mexanizmini tushuntiring.

2.Aralashmali tolali optik kuchaytirgichning xarakteristika va parametrlarini tavsiflang.
3.Aralashmali tolali optik kuchaytirgichning qanday xillari mavjud? Ularga qiyosiy tavsif bering.
4. Yorug‘likning Raman sochilishiga asoslangan optik kuchaytirgichning ish mexanizmini tushuntiring. Bu turdagi optik kuchaytirgichning afzallik va kamchiliklari nimada?
5.Yarim o‘tkazgichli optik kuchaytirgichning tuzilishi va ish mexanizmini tushuntiring. Bu turdagi optik kuchaytirgichning afzallik va kamchiliklari nimada?
6.Yarim o‘tkazgichli optik kuchaytirgich tolali optik aloqa tizimlarida qanday maqsadlarda qo‘llaniladi?
7. Aralashmali tolali, Raman sochilishiga asoslangan va yarim o‘tkazgichli kuchaytirgichlarning xarakteristika va parametrlariga qiyosiy tavsif bering.