光纖通信第7章光放大器(文件)
【正文】 致其傳輸性能的惡化 需進(jìn)行自動(dòng)增益控制需進(jìn)行自動(dòng)增益控制?對(duì)于級(jí)聯(lián)對(duì)于級(jí)聯(lián) EDFA系統(tǒng)，瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間可短至幾系統(tǒng)，瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間可短至幾 ~幾十幾十 ?s， 要求增益控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間相應(yīng)為幾要求增益控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間相應(yīng)為幾 ~幾十幾十 ?s增益鉗制增益鉗制增益鉗制技術(shù) (1)n 電控： 監(jiān)測(cè) EDFA的輸入光功率，根據(jù)其大小調(diào)整泵浦功率，從而實(shí)現(xiàn)增益鉗制，是目前最為成熟的方法。方法：多級(jí)泵浦方法：多級(jí)泵浦221916輸出功率（輸出功率（dBm））1540 1570四、四、 EDFA的大功率化的大功率化 (1)EDFA的大功率化 (2)?=%?=%纖芯纖芯 內(nèi)包層內(nèi)包層 外包外包層層用于制作大功率用于制作大功率 EDFA的雙包層光纖結(jié)構(gòu)圖的雙包層光纖結(jié)構(gòu)圖芯層：芯層： 5?mm內(nèi)包層：內(nèi)包層： 50?mm芯層芯層 (摻鉺摻鉺 )，傳播信號(hào)層，傳播信號(hào)層 (SM)內(nèi)包層，傳播泵浦光內(nèi)包層，傳播泵浦光 (MM)雙雙 包層光纖是實(shí)現(xiàn)包層光纖是實(shí)現(xiàn) EDFA的重要的重要技術(shù)，信號(hào)光在中心的纖芯里以技術(shù)，信號(hào)光在中心的纖芯里以單模傳播，而泵浦光則在內(nèi)包層單模傳播，而泵浦光則在內(nèi)包層中以多模傳輸。?半導(dǎo)體光放大器的放大特性主要決定于激光腔的反射特性與半導(dǎo)體光放大器的放大特性主要決定于激光腔的反射特性與有源層的介質(zhì)特性。FP半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體光放大器入射光從左端面進(jìn)入，通過(guò)具有增益的有源層，到達(dá)右端面入射光從左端面進(jìn)入，通過(guò)具有增益的有源層，到達(dá)右端面后，部分從端面反射，然后反向通過(guò)有源層至左端面，部分后，部分從端面反射，然后反向通過(guò)有源層至左端面，部分光從左端面出射，其余部分又從端面反射，再次通過(guò)有源層光從左端面出射，其余部分又從端面反射，再次通過(guò)有源層，如此反復(fù)，使入射光得到放大。n TW － SOA的 增益、增益帶寬和噪聲特性都可以滿足光纖通信的要求，但如下兩個(gè)缺點(diǎn)限制著它在光纖通信中的實(shí)際應(yīng)用：n 對(duì)光信號(hào)偏振態(tài)的敏感性；n 對(duì)光信號(hào)增益的飽和性。號(hào)的偏振方向取橫向時(shí)的增益大，取豎向時(shí)的增益小。態(tài)的放大信號(hào)。n 90年代早期， EDFA取代它成為焦點(diǎn)， FRA受到冷遇。通過(guò)適當(dāng)改變泵浦激光波長(zhǎng)，就可以達(dá)到在任意波段進(jìn)行寬帶光放大，甚至可在 1270～1670nm 整個(gè)波段內(nèi)提供放大。FRA原理簡(jiǎn)介：原理簡(jiǎn)介：?物理機(jī)制：物理機(jī)制：（光纖拉曼散射效應(yīng)（SRS)一個(gè)入射光子（一個(gè)入射光子（ pump) 的湮的湮滅，產(chǎn)生一個(gè)下移滅，產(chǎn)生一個(gè)下移 stokes頻率的光子和另一個(gè)具有相頻率的光子和另一個(gè)具有相當(dāng)能量和動(dòng)量的光學(xué)光子當(dāng)能量和動(dòng)量的光學(xué)光子 pump 光子相差光子相差stokes頻率的信號(hào)光子，頻率的信號(hào)光子，經(jīng)受激散射過(guò)程被放大經(jīng)受激散射過(guò)程被放大FRA是靠非線性散射實(shí)現(xiàn)放大功是靠非線性散射實(shí)現(xiàn)放大功能，不需要能級(jí)間粒子數(shù)反轉(zhuǎn)能，不需要能級(jí)間粒子數(shù)反轉(zhuǎn)光纖拉曼放大器原理簡(jiǎn)介光纖拉曼放大器原理簡(jiǎn)介 (1)?頻率為頻率為 ?p和和 ?s的泵浦光和信號(hào)光的泵浦光和信號(hào)光通過(guò)耦合器輸入光纖，當(dāng)這兩束通過(guò)耦合器輸入光纖，當(dāng)這兩束光在光纖中一起傳輸時(shí)，泵浦光光在光纖中一起傳輸時(shí)，泵浦光的能量通過(guò)的能量通過(guò) SRS效應(yīng)轉(zhuǎn)移給信號(hào)效應(yīng)轉(zhuǎn)移給信號(hào)光，使信號(hào)光得到放大。（拉曼散射增益具有偏振依賴性）n 泵浦波長(zhǎng)至關(guān)重要。n Disadvantages:n 泵浦功率高（ 500mW ）光纖放大器比較光纖放大器比較寬帶寬帶 Raman+EDFA 光放大器光放大器Raman 放大器放大器C band EDFApumpfilterRaman FiberRaman+EDFA 光放大器增益曲線光放大器增益曲線。高功率雙包層拉曼光纖激光器是最佳的泵浦源。?峰值增益頻移：～峰值增益頻移：～ ?反向泵浦為主，也可同向泵浦反向泵浦為主，也可同向泵浦?支撐技術(shù)支撐技術(shù) : 14??nm 的大功率泵的大功率泵浦激光器，目前以取得實(shí)用化浦激光器，目前以取得實(shí)用化光纖拉曼放大器原理簡(jiǎn)介光纖拉曼放大器原理簡(jiǎn)介 (2)Properties of Raman Scattering in Fibers特性：特性：? 在所有類型光纖中都會(huì)發(fā)生在所有類型光纖中都會(huì)發(fā)生? 峰值增益頻移峰值增益頻移 ~13 THz (60100nm)? 增益具有偏振依賴性，當(dāng)泵浦光與信號(hào)光偏振方向平行時(shí)增益具有偏振依賴性，當(dāng)泵浦光與信號(hào)光偏振方向平行時(shí) 增益最大，垂直時(shí)增益最小為零增益最大，垂直時(shí)增益最小為零? 增益譜很寬增益譜很寬 (125nm)但并不平坦但并不平坦Raman Amplifiers分布放大分布放大集中放大集中放大?FRA以傳輸光纖作為放大介質(zhì)－以傳輸光纖作為放大介質(zhì)－ 分布式放大，分布式放大， 從而實(shí)現(xiàn)一從而實(shí)現(xiàn)一種種 “無(wú)損耗無(wú)損耗 ”傳輸（可降低入纖光功率，避免非線性效應(yīng)）傳輸（可降低入纖光功率，避免非線性效應(yīng)）光纖拉曼放大器－光纖拉曼放大器－ 超低噪聲放大原理超低噪聲放大原理脈脈沖沖幅幅度度z集中放大集中放大 Nonlinear Effects
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