[工學(xué)]光纖通信劉增基版第七章(存儲(chǔ)版)
【正文】 子的三能帶結(jié)構(gòu) hv hv hv hv hv hv hv 980 nm 亞穩(wěn)態(tài)能帶 泵浦能帶 快速非輻射躍遷 摻鉺光纖放大器的基本結(jié)構(gòu) 摻鉺光纖： 當(dāng)一定的泵浦光注入到摻鉺光纖中時(shí)， Er3+從低能級(jí)被激發(fā)到高能級(jí)上，由于在高能級(jí)上的壽命很短，很快以非輻射躍遷形式到較低能級(jí)（亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)）上，并在該能級(jí)和低能級(jí)間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。 G0為光放大器的小信號(hào)增益。 因此，在 EDFA設(shè)計(jì)中，需要在摻鉺光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上，選擇合適的泵浦功率和光纖長(zhǎng)度，使放大器工作于最佳狀態(tài)。 只能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)增益譜的平坦，在信道功率突變時(shí)增益譜仍會(huì)發(fā)生變化。 光放大器 光放大器概述 摻鉺光纖放大器 EDFA 半導(dǎo)體光放大器 SOA 光纖拉曼放大器 FRA 半導(dǎo)體光放大器 SOA R1 R2 I 半導(dǎo)體光放大器示意圖 SOA也是一種重要的光放大器，其結(jié)構(gòu)類似于普通的半導(dǎo)體激光器。特點(diǎn)：高速、無(wú)損 ? 光信號(hào)處理器件。這種基于 SRS(受激拉曼散射 )機(jī)制的光放大器稱為光纖拉曼放大器 FRA。 ? Disadvantages: ? 泵浦功率高（ 500mW） Raman放大的優(yōu)點(diǎn) （ a）增益譜寬：除了覆蓋常用的 C+L波段，還覆蓋了 S和 S+波段。高功率雙包層拉曼光纖激光器是最佳的泵浦源。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。 行波半導(dǎo)體光放大器 SOA增益偏振相關(guān)性 SOA增益偏振相關(guān)性 SOA增益偏振相關(guān)性 相同結(jié)構(gòu) SOA互相垂直并接，在輸入端采用偏振分束器將信號(hào)分成 TE和 TM偏振信號(hào) ,分別輸入至相互垂直的 SOA，然后將兩只 SOA放大的TE和 TM偏振信號(hào)合成，得到與輸入光同偏振態(tài)的放大信號(hào)。 方法： 多級(jí)泵浦 22 19 16 輸出功率（dBm） 1540 1570 四、 EDFA的大功率化 (1) EDFA的大功率化 (2) ?=% ?=% 纖芯 內(nèi)包層 外包層 用于制作大功率 EDFA的雙包層光纖結(jié)構(gòu)圖 芯層： 5?m 內(nèi)包層： 50?m 芯層 (摻鉺 )，傳播信號(hào)層 (SM) 內(nèi)包層，傳播泵浦光 (MM) 雙包層光纖 是實(shí)現(xiàn)高功率EDFA的重要技術(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)包層中以多模傳輸。 在系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)予以控制 增益鉗制。 對(duì)于給定的放大器長(zhǎng)度（ EDF長(zhǎng)度），增益隨泵浦功率在開(kāi)始時(shí)按指數(shù)增加，當(dāng)泵浦功率超過(guò)一定值時(shí)，增益增加變緩，并趨于一恒定值。定義為： ? G與光放大器的泵浦功率、摻雜光纖的參數(shù)和輸入光信號(hào)有很復(fù)雜的關(guān)系。信號(hào)光沿光纖長(zhǎng)度得到放大，泵浦光沿光纖長(zhǎng)度不斷衰減。 光放大器與激光器的 唯一區(qū)別 就是光放大器沒(méi)有正反饋機(jī)制 光放大器的類型 ? 利用 稀土摻雜 的光纖放大器（ EDFA、PDFA） ? 利用 半導(dǎo)體 制作的半導(dǎo)體光放大器（ SOA） ? 利用 光纖非線性效應(yīng) 制作的非線性光纖放大器（ FRA、 FBA） EDFA SOA ( FBA: Fiber Brillouin Amplifier) 幾種光放大器的比較 放大器類型 原理 激勵(lì)方式 工作長(zhǎng)度 噪聲特性 與光纖耦合 與光偏振關(guān)系 穩(wěn)定性 摻稀土光纖放大器 粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 光 數(shù)米到數(shù)十米 好 容易 無(wú) 好 半導(dǎo)體光放大器 粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 電 100?m~1mm 差 很難 大 差 光纖 (喇曼 )放大器 光學(xué)非線性 (喇曼 )效應(yīng) 光 數(shù)千米 好 容易 大 好 光放大器的應(yīng)用 線路放大 (Inline)：周期性補(bǔ)償各段光纖損耗 功率放大 (Boost)：增加入纖功率 ,延長(zhǎng)傳輸距離 前置預(yù)放大 (PreAmplify):提高接收靈敏度 局域網(wǎng)的功率放大器：補(bǔ)償分配損耗，增大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù) 研究新熱點(diǎn) ? 展寬帶寬： Cband 40nm, Lband 再 加 40nm； ? 均衡功能： 針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)的增益均衡，針對(duì)全光網(wǎng)的功率均衡； ? 監(jiān)控管理功能： 在線放大器，全光網(wǎng)路由改變； ? 動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性； ? 其它波段的光纖放大器 ，如 Raman放大器。 ? 可實(shí)現(xiàn) 3R中繼。 進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代以后 ， 光纖通信成為一個(gè)發(fā)展迅速 、 技術(shù)更新快 、 新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的領(lǐng)域 。 光放大器的重要性 影響：光放大器最重要的意義在于促使波分復(fù)用技術(shù) (WDM) 走向?qū)嵱没?、促進(jìn)了光接入網(wǎng)的實(shí)用化 歷史：以 1985年 英國(guó)南安普頓大學(xué)首先研制 成功 的摻鉺光纖放大器 (Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA) 代表的全光放大技術(shù)是光纖通信技 術(shù)上的一次革命 動(dòng)機(jī)：解決電中繼器
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1