Işık yükseltici: Revizyonlar arasındaki fark

===Katkılı Fiber Yükseltici===

[[Dosya:Doped_fibre_amplifier.svg|küçükresim|Basit bir katkılı fiber yükseltici için oluşturulmuş diyagram.]]

Erbiyum katkılı frekans yönlendirici (EDWA) optik yükseltici olarak optik sinyallerinin frekanslarını hızlandırmaktadır.

Yükselme, fotonların emisyonunu canlandırarak katkı maddesi olan iyonlarla katkılı fiberde gerçekleştirilir. Pompa lazerleri iyonları uyararak yüksek enerjiye zayıf oldukları yer neresi ise oradan canlandırılarak emisyon sayesinde düşük enerji seviyesindeki dalgaboylarına indirilmiştir. Uyarılmış iyonlar kendiliğinden azalmaktadırlar veya radyaktif olmayan süreçlerde fononlrla ışık matriksinin içerdiği bölgelerde bulunmaktadırlar. Bu son iki düşüş mekanizması canlandırılmış emisyonla beraber rekabet içindedirler ve ışık yükseltiminin verimini düşürmektedirler.

İzole iyonların elektronik geçişleri çok iyi bir şekilde tanımlanmış olsa da, enerji seviyelerinin genişliği iyonların fiber optik camlarının içinde birleşmiş olduklarında ortaya çıkarlar ve böylece yükseltme penceresi de genişletilmiş olur. Bu genişleme hem homojen olarak (tüm iyonlar aynı genişlik spektrumunda yer alır.) hem de heterojen (farklı iyonlar farklı camlarda farklı spektrum özellikleri gösterirler.) olarak gerçekleşirler.

Homojen genişleme camdaki fononların birbirleri arasında etkileşimleri ile oluşmaktadır ve bu sırada heterojen genişleme ise camdaki farklı iyonlar arasındaki farklılıklardan oluşmaktadır. Farklı bölgeler iyonlara farklı bölgesel elektrik alanlara yerleştirirler ve bu da enerji seviyelerini Stark efekti sayesinde değiştirmelerine yardımcı olur. Buna ek olarak, Stark efekti aynı zamanda dejenere enerji seviyelerini değiştirmektedir ve bunların açısal momentumları aynı kalmaktadır. (kuantum sayısı J ile özelleştirilmiştir.) Böylece, örnek olarak, erbiyum iyonu (Er+3) başlangıç seviyesi olarak 15/2=J'ye sahiptir ve elektrik alanın varlığında J sayısı 8 alt seviyeye ayrılmaktadır ve bunların enerjileri birbirinden çok küçük farklılıklara sahiptirler. İlk uyarılan seviye J=13/2'dir ve bu yüzden Stark kopyaları 7 farklı alt katmana sahiptirler.

===Temel Prensipler===

Yüksek güce sahip ışın demeti giriş sinyaliyle dalgaboyu seçici kullanarak karışmıştır (WSC). Giriş sinyali ve uyarma ışığı önemli derecede farklı dalga boylarına sahiptirler. Karışan ışık farklı fiber bölümlerine erbiyum katkılı iyonları çekirdeğinde taşıyarak karışmıştır. Bu yüksek güçlü ışın demeti erbiyum iyonlarını yüksek enerji seviyelerine uyarırlar. Sinyale ait fotonlar farklı dalgaboylarında pompa ışığından ışıkla birleşerek erbiyum atomalarını uyarırlar, erbiyum atomları enerjilerinin bir kısmını sinyale verirler ve düşük enerji seviyelerine geri dönerler. Buradaki önemli noktaerbiyum enerjisini ek fotonlara aynı fazda ve yönde sinyal yükselticisi olarak verirler. Bu şekilde sinya yükselitilir ve sadece onun hareket ettiği yönde yolculuk eder. Bu alışılmış bir durumdur- atomlar " lazer ışığı kullanarak" enerjilerini aynı yönde ve fazda gelen ışık gibi bırakırlar. Böylece tüm ek sinyal güçleri aynı fiber modunda gelen sinyal gibi rehberlik edilirler. Sık sık karşılaşılan bir durum ise çıkış kısmına eklenen fiberden gelen yansımaları önlemek amacıyla isolatördür. Bu yansımalar yükseltici operasyonunu bozarak ve bazı ekstrem koşullarda yükselticiyi lazer haline getirmeyi sağlar. Erbiyum katkılı yükseltici ise yüksek kazançlı bir yükselticidir.

===Soğurma Kazancı===

DFA'daki kazanç katkı sağlauyan iyonların çokluğundan dolayı sağlanmaktadır. DFA'nın ters seviyesi, öncelikli olarak, pompa dalgaboyundan ve yükseltici dalgboyundan aldığı güç ile sağlanmaktadır. Sinyal gücü arttıkça veya pompalama gücü azaldıkça, ters seviye gittikçe azalacak ve bu yüzden yükselticinin sahip olduğu kazanç da azalacaktır. Bu etki soğurma kazancı olarak bilinmektedir- sinyal seviyesi arttıkça, yükseltici soğurması da artacak ve daha fazla çıkış gücü üretemeyecek hale gelecektir. Bu yüzden de kazancı azalacaktır. Soğurma aynı zamanda basınç olarak da bilinmektedir.

Atımın yönlendiren kenarı yükseldiğinde, maddenin doyma enerjisine ulaşana kadar bu işlemi gerçekleştirecektir. Bazı durumlarda, atımın genişliği de düşürülmektedir.

===Heterojen Genişletme Etkisi===

Çizgi kalınlığının heterojen miktarından dolayı katkı sağlayan iyonların genişlemesi, kazanılan spektrumun heterojen bileşenlerle ve kazanılan doymanın gerçekşemesi, küçük bir içerikte, heterojen olarak gerçekleşmektedir. Bu etki aynı zamanda hayali deli yakımı gibi adlandırılır çünkü yüksek güç sinyali bir dalgaboyundan sinyale yakın olan ve heterojen olarak doyurulan genişletilmiş iyonlarca sağlanmaktadırlar. Hayali boşluklar genişliğe bağlı olarak çeşitlenmektedirler ve aynı zamanda fiber optiğin karakteristik özelliklerine de bağlıdırlar. Fakar, gene olarak 1 nanometreden daha az kısa dalgaboylarında ve C bandlarının sonunda, birkaç nanometre uzunluğundaki dalgaboyları C bandının sonunda sonlanmaktadırlar. Deliklerin derinlğği çok küçük olmasına rağmen, bazı pratik yollarda gözlemlemesi oldukça zordur.

===Kutuplaştırma Etkisi===

===Erbiyum Katkılı Fiber Optik Yükselticiler===

Erbiyum katkılı fiber yükseltici (EDFA) en çok yaygın olarak kullanılan fiber yükselticidir ve yükseltme penceresi, silika katkılı fiber optiğin üçüncü transfer penceresiyle çakışmaktadır.

C ve L bantları arasındaki temel farklılık L bandında uzun ömürlü katkılı fiber yükseltici kullanılmasıdır. Uzun boylu fiber düşül seviyeli dönüşümü kullanır ve bu yüzden uzun dalgaboylarını sonuç olarak vermektedir ve bu sırada kullanılabilir bir miktarda kazanç da sağlamaktadır. (Erbiyumun silikadaki band yapısından dolayı)

Fiber optik yükselticiler H.J.Shaw ve Michel Digonnet tarafından Stanford Üniversitesinde, Kaliforniya'da 1980'li yılların başında icat edilmişlerdir. EDFA ilk olarak birkaç yıl sonra David N. Payne, R. Mears, I.M Jauncey and L. Reekie'in de aralarında bulunduğu bir grup tarafından Southampton Üniversitesinde AT&T Bell Labaratuarlarında ortaklaşa bir çalışma sonucu E. Desurvire, P. Becker, ve J. Simpson ve Italian Company Pirelli katılımlarıyla gerçekleştirilmiştir. Çift yollu ışık yükseltici Dense Wave Division Multiplexing (DWDM) sisteminin kullanımını sağlamaktadır ve bu sistem Stephan B. Alexandar tarafından Cienna Corporation'da icat edilmiştir.

===Diğer Dalgaboyları için Katkılı Fiber Yükselticiler===

Fotovoltaik güç üretimi yenilenemeyen yakıtların tüketimini azaltmaktadır. Hibrit sistemler en çok adalarda bulunmaktadır. Almanya’daki Pellworm adası ve Yunanistan’daki Kythnos adasın bunun önemli örneklerindendir ( ikisi de rüzgar enerjisi ile bilinmektedirler.). Kythnos dizel tüketimini %11.2 oranına indirmiştir. 2015 yılında, yedi ülkenin katılımıyla gerçekleşen ve küçük şebekelerle ve izole şebekelerle hibritleşme tarafından üretim maliyeti düşürülecektir. Buna rağmen, hibritler için finansal rakamlar çok önemlidirler ve geniş alanda güç üretilen yerin mülkiyet yapısına bağlıdır. Devlete ait yapılar için maliyet azatlımı önemliyken, bunun yanı sıra halka açık olmayanlar için ekonomik faydaları da önemli bir ölçüde araştırılmaktadırlar. Bağımsız güç üreticileri buna örnektir. Fotovoltaik etki limitinin son zamanlardaki araştırmalara göre PV+CHP gibrit sistemine sahip ağda Amerika’da yayılması görülmektedir. Güneş akışının geçici dağılımında, elektriksel ve ısısal gereksinimlerin yalnızca Amerika için analiz edilip fotovoltaiklerle beraber ek olarak fotovoltaik yayılımını geleneksel elektrik sistemiyle nasıl mümkün olabileceğini göstermişlerdir. Bu teori birçok simulasyonlarla her saniyeye göre güneş akış verisinin gerekli batarya yedeklemesi için ve hibrit sistemlerin ucuz batarya sistemlerine oranla mümkün olabileceğini göstermektedir.

Değişik türde yenilenebilir enerji kaynakları sayesinde, depolama güç üretimini ne zaman uygun olursa üretmesine yetki vermiştir ve tüketiminin de ne zaman olursa tüketilmesi gerektiğini söylemektedir. Şebeke operatöründe iki değişken elektriği gerekli olduğu zamanlar için depo etmektedir veya nerede ihtiyaç varsa oraya transfer etmektedir. Bu durumların ikiside sonuç verememektedir, 30kWp üstünde otomatik olarak kendilerini kapatmaktadırlar ve bunun yanı sıra tüm redresörlerin gerilim düzenlemeleri koruma halindedir. Ayrıca, yük yeterli miktarda değil ise güç sağlamasını durdurmaktadırlar. Şebeke operatörleri, sistemlerden fazla üretilenleri kısma opsiyonuna sahiptirler ve bunun yanı sıra rüzgar enerjisi, güneş enerjisinden daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Sonuç olarak önemli bir miktarda gelir kaybı yaşanmaktadır. Üç fazlı redresörler iş esnasında kullanılmak üzere üretilen reaktif gücü tedarik etmede eşsiz bir imkana sahiptirler. Fotovoltaik sistemler arızaları tespit edip görüntülemektedirler ve operasyonlarını uygun hale getirmektedirler. Donanımların verimine ve donanımların doğasına dayanaraktan birçok fotovoltaik görüntüleme stratejileri bulunmaktadırlar. Görüntüleme iş alanında veya uzaktan gerçekteştirilebilmektedir. Bu sadece üretimi ölçebilir ve tüm verileri redresörlerden geri alabilir. Ayrıca yine tüm verileri iletişim ekipmanlarından da geri alma imkanına sahiptir. Görüntüleme cihazları, kendilerini denetime bağlamaktadırlar veya ekstradan özellikleri de sunmaktadırlar. Bireysel redresörler ve batarya şarj kontrolleri görüntülemeyi, üreticinin özel yazılımı ve tutanaklarını kullanarak gerçekleştirmektedirler. Redresörün enerji ölçümü denge bakımından kısıtlanabilir ve ölçme amaçlarından sağlanan gelire pek uygun olmayabilir. Üçüncü nesil veri kazanın sistemi çoklu redresörleri görüntüleyebilir ve bu esnada üreticinin tutanakları sayesinde redresör kullanır. Ayrıca buna ek olarak, havayla alakalı sistemlerden bilgi de sağlamaktadırlar. Bağımsız akıllı ölçüm cihazları fotovoltaik tertibat sisteminden üretilen toplam enerjiyi ölçmektedirler.

# Booth, Martin J (15 December 2007). "Adaptive optics in microscopy" (PDF). Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 365 (1861): 2829–2843. Bibcode:2007RSPTA.365.2829B

# Booth, Martin J.; Schwertner, Michael; Wilson, Tony; Nakano, Masaharu; Kawata, Yoshimasa; Nakabayashi, Masahito; Miyata, Sou (1 January 2006). "Predictive aberration correction for multilayer optical data storage" (PDF). Applied Physics Letters 88 (3): 031109. Bibcode:2006ApPhL..88c1109B. doi:10.1063/1.2166684. Retrieved

# "Improved Adaptive Optics Mirror Delivered". ESO Announcement. Retrieved 6 February 2014.

#"'Adaptive optics' come into focus". BBC. 18 February 2011. Retrieved 24 June 2013.