光放大器原理分類(lèi)及特點(diǎn)(已修改)
2025-05-19 22:50 本頁(yè)面
【正文】 1 光放大器 介紹 2 內(nèi)容簡(jiǎn)介 ： 1 光放大器概述 2 摻鉺光纖放大器 3 光纖拉曼放大器 4 其它放大器 引出 鋪設(shè)更 多的光纜 成本高 受器件響 應(yīng)速度限制 Inter 數(shù)據(jù)量急劇增長(zhǎng) 追求更高的傳輸容量 提高傳 輸速率 光時(shí)分 復(fù)用技術(shù) 系統(tǒng)復(fù)雜 波分 復(fù)用 ?采用光－電－光 (OEO)變換方式 ?信號(hào)失真 ?WDM系統(tǒng)引入，復(fù)雜性和成本倍增 光接收 光纖 光纖 中繼器 ?1 ?N ?2 ?3 D W M 光發(fā)送 － ?1 ?N ?3 ?2 D W M － 光接收 ?1 ?N ?2 ?3 D W M 光發(fā)送 － ?1 ?N ?3 ?2 D W M － 重要意義 : 促使波分復(fù)用技術(shù) (Wavelength Division Multiplexing，WDM)走向?qū)嵱没?，促進(jìn)了光弧子技術(shù)和全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使光纖通信技術(shù)產(chǎn)生了 質(zhì) 的飛躍。 光放大器 1 光放大器概述 利用某種具有增益的激活介質(zhì)對(duì)注入其中的微弱光信號(hào)進(jìn)行放大，使其獲得足夠的光增益，變?yōu)檩^強(qiáng)的光信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)光信號(hào)的直接光放大 。 被放大的光信號(hào) 輸入光信號(hào) 光放大器 光放大器是基于受激輻射機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)入射光功率放大的 。 (2) 受激輻射 (1) 能量注入 增益 (1) 增益 G： 功率增益 =10lg 輸出光功率 輸入光功率 (dB) 放大器的放大能力 與 泵浦功率 和 光纖長(zhǎng)度 的參數(shù)有關(guān) 增益 (2)增益飽和與飽和輸出功率： 表示最大輸出能力 當(dāng)輸入光功率比較小時(shí)，增益 G是一個(gè)常數(shù)，用符號(hào) G0表示，稱(chēng)為 光放大器的小信號(hào)增益。 但當(dāng) G增大到一定數(shù)值后，光放大器的增益開(kāi)始下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為增益飽和 ； 當(dāng)光放大器的增益降至小信號(hào)增益 G0的一半，也就是用分貝表示為下降 3dB時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸出功率稱(chēng)為 飽和輸出光功率 ， 是放大器的一個(gè)重要參數(shù)，飽和輸出功率用 Pouts表示。 9 噪聲 (1)光放大器的噪聲來(lái)源 ： 主要由于 自發(fā)輻射 被放大。自發(fā)輻射光子的相位和方向是隨機(jī)的。對(duì)于有用信號(hào)沒(méi)有貢獻(xiàn)，就形成了信號(hào)帶寬內(nèi)的噪聲，與放大信號(hào)在光纖中一起傳輸、放大，降低了信號(hào)光的 信噪比 。 (3)噪聲系數(shù) 信噪比的劣化用噪聲系數(shù) Fn表示，定義為輸入信噪比與輸出信噪比的比值。 ()()innoutSNRFSNR?10 (2)信噪比： 正常信號(hào)功率與噪聲功率的比值。 光放大器分類(lèi) 半導(dǎo)體光放大器 (SOA) 摻鉺光纖放大器 (EDFA) 1550nm 非線(xiàn)性光纖放大器 摻稀土元素光纖放大器 布里淵光纖放大器 (FBA) 摻鐠光纖放大器 (PDFA) 1310nm 拉曼光纖放大器 (FRA) 內(nèi)容簡(jiǎn)介 ： 2摻鉺光纖放大器 12 2 摻鉺光纖放大器 摻鉺（ Er3+）光纖放大器 (ErbiumDoped Fiber Amplifier，EDFA)是將 摻鉺光纖 在 泵浦源 作用下形成的光纖放大器。 發(fā)展進(jìn)程： ?1964年，美國(guó)光學(xué)公司制成了第一臺(tái)摻鉺玻璃激光器。 ?1970年，光纖出現(xiàn)后，轉(zhuǎn)入進(jìn)行在光纖中摻雜激光器件的研究。 ?1985年，英國(guó)南安普頓大學(xué)的邁爾斯等人制成了摻鉺光纖激光器。 ?1986年 ，又制造出 EDFA。 EDFA 已經(jīng)商用化 構(gòu)造與單模光纖的構(gòu)造一樣。 鉺離子位于 纖芯中央地帶 ，將鉺離子放在這里有利于其最大地吸收泵浦和信號(hào)能量，從而產(chǎn)生好的放大效果。 摻 鉺 高 密 度 帶( 1 0 0 ～ 2 0 0 0 p p m )直徑 3 ～ 6 ? m摻 鍺 的 纖 芯直徑 1 2 5 ? mS i O2包層直徑 2 5 0 ? m 涂 覆 層材料 摻 Er3+光纖 EDF的結(jié)構(gòu) 折射率較低的玻璃包層 完善波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，提供抗機(jī)械強(qiáng)度的特性。 涂覆層 將光纖總直徑增大到 250μm。 回顧：光與物質(zhì)相互作用的三個(gè)過(guò)程 EDFA的工作原理 Er+3外層電子具有三能級(jí)結(jié)構(gòu)： 能級(jí) 1代表 基態(tài) ， 能量最低。 能級(jí) 2是 亞穩(wěn)態(tài) ， 處于中間能級(jí)。 能級(jí) 3代表 激發(fā)態(tài) ， 能量最高。 16 基態(tài) 亞穩(wěn)態(tài) 激發(fā)態(tài) 平均壽命 1?s 平均壽命 EDFA的工作原理 當(dāng) 泵浦 (Pump, 抽運(yùn) )光激勵(lì)，鉺離子吸收泵浦光， 基態(tài) 躍遷到 激發(fā)態(tài) 。 激發(fā)態(tài) 不穩(wěn)定， Er3+很快返回到 亞穩(wěn)態(tài) 。 亞穩(wěn)態(tài) 粒子數(shù)積累，形成 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。 如果輸入的信號(hào)光的能量等于基態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)的能量差 ， 亞穩(wěn)態(tài) 的 Er3+將躍遷到 基
規(guī)章制度相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1