光放大器原理分類及特點(diǎn)(完整版)
【正文】 能級(jí) 2是 亞穩(wěn)態(tài) ， 處于中間能級(jí)。 er3+從 亞穩(wěn)態(tài)能帶 → 底端 , 時(shí)間長(zhǎng) (10 ms左右 )。 LD中受激輻射產(chǎn)生于 pn結(jié)半導(dǎo)體材料中的 有源區(qū) ，其中 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 是在 有源區(qū)導(dǎo)帶和價(jià)帶 能級(jí)之間 直接 實(shí)現(xiàn)的。 EDFA結(jié)構(gòu) 和特性 結(jié)構(gòu) 同向泵浦 因泵浦源所在的位置不同，分成 同向 、 反向 及 雙向泵浦方式 。使泵浦光在光纖中均勻分布，從而使其增益在光纖中均勻分布。 EDFA的重要指標(biāo) 增益 不同泵浦光功率下，當(dāng)光纖長(zhǎng)度較短時(shí)，增益增加很快；而超過某一長(zhǎng)度，增益反而下降。 ? ?,1 0 l g outinsEsG P dBP?可求出 EDFA的輸出光信號(hào)功率為 : mWmWPP EGinso u ts 1 0 010110 102022, ?????inSinPSPinSoutSE PPPPG, 1????? ,得到泵浦輸入功率應(yīng)滿足 由 ? ? ? ? mWmWmWPPP inSo u tSPSinP 1550, ?????? ?? EDFA的重要指標(biāo) 噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù) Fn決定于 自發(fā)輻射。 EDFA的系統(tǒng)應(yīng)用 2. EDFA用作功率放大器 放在 光發(fā)射機(jī)之后 用來提升輸出功率，將通信距離延長(zhǎng)1020km。 ?頻帶寬 ，可以對(duì)多路信號(hào)同時(shí)放大 波分復(fù)用 ； ?增益高，噪聲低，輸出功率大。 換用不同基質(zhì)的光纖時(shí)，鉺離子能級(jí)也只能發(fā)生很小的變化，可調(diào)節(jié)的波長(zhǎng)有限，只能換用其他元素。 拉曼散射基本原理 ：在許多非線性光學(xué)介質(zhì)中， 高能量（波長(zhǎng)較短）的泵浦光散射，將一部分入射功率轉(zhuǎn)移給另一較低頻率的光波，這個(gè)低頻與高頻相比的偏移量由介質(zhì)的振動(dòng)模式?jīng)Q定。 FRA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) 思考題：拉曼放大器與受激輻射的 光放大器工作原理有何不同？ 動(dòng)頻率，而受激輻射放大的光波長(zhǎng)與泵浦光頻率無(wú)關(guān)。 主要作為高增益、高功率放大， 介質(zhì)通常是 色散補(bǔ)償光纖或高非線性光纖 ，比較 短 ，一般 10km以內(nèi)； 泵浦源功率 幾瓦到幾十瓦。 典型的拉曼放大器增益曲線 FRA的性能 EDFA的增益帶寬只有 80nm。 FRA的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) FRA具有以下優(yōu)點(diǎn)： (4) 拉曼增益譜比較寬 ，如果采用多個(gè)泵浦源，則可容易地實(shí)現(xiàn)寬帶放大。 ： 半導(dǎo)體光放大器的機(jī)理與激光器類似，都是利用受激輻射對(duì)進(jìn)入增益介質(zhì)的光信號(hào)進(jìn)行直接放大 。帶寬寬、飽和功率高，因此使用更為廣泛。 光纖放大器主要特點(diǎn)對(duì)比 ED F A F RA S O A 帶寬范圍 1530 1600 1290 1660 1300 1600 增益介質(zhì) 摻鉺光纖 傳輸光纖 半導(dǎo)體 材料 泵浦光功率 低 高 無(wú) 作用距離 短 長(zhǎng) 短 偏振敏感 否 是 是 噪聲指數(shù) 低 低 高 增益系數(shù) 高 中 低 動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 無(wú) 無(wú) 有 小結(jié) 1. 重點(diǎn)講解 EDFA，包括其工作原理、結(jié)構(gòu)特性、性能指標(biāo)、各種應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)。 3. 簡(jiǎn)單介紹 SOA,FBA ? 有動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，在全光網(wǎng)中用于交換。 ? 電激勵(lì)。 ? 增益，噪聲。 FBA ? FBA的放大原理 利用強(qiáng)激光與光纖中的分子振動(dòng)相互作用產(chǎn)生的 。不僅可用于光放大器的有益選擇方案，還可促成 1310nm窗口 WDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) ； 動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換 。 (6) 拉曼放大的作用時(shí)間短 ，為飛秒 (1015s)級(jí)，可實(shí)現(xiàn)超短脈沖的放大。 FRA的性能 分布式拉曼放大器經(jīng)常與 EDFA混合使用 ，其等效總噪聲指數(shù)為 F=FR+FE/GR 式中： GR和 FR分別是 DRA的增益和噪聲指數(shù)； FE是 EDFA的噪聲指數(shù)。 式拉曼放大器的應(yīng)用 與 EDFA一樣集中放大，通常用于 EDFA無(wú)法放大的波段 FRA的系統(tǒng)應(yīng)用 分立式拉曼放大器的應(yīng)用 DCF色散補(bǔ)償型光纖； CEDFAC波段 EDFA 拉曼泵浦 (50W) FRA的系統(tǒng)應(yīng)用 式拉曼放大器（ DRA）的應(yīng)用 在 WDM系統(tǒng)的每個(gè)傳輸單元中，在輸入端 注入反向拉曼泵浦，信號(hào)將沿光纖實(shí)現(xiàn)分布式拉曼放大，可以降低入射功率并保持一定的信噪比。傳輸光纖本身作為增益介質(zhì)。 大量試驗(yàn)得到石英光纖的斯托克斯頻移 Ω(拉曼增益帶寬 )為 。 在 WDM系統(tǒng)中需要采用特殊的手段來進(jìn)行增益譜補(bǔ)償。輸出功率在單向泵浦 14dBm，雙向泵浦 17dBm20dBm，充分泵浦時(shí)，噪聲系數(shù)可低至 3－ 4dB，串話也很小。 EDFA的系統(tǒng)應(yīng)用 3. EDFA用作線路放大器 非常適合用在海底光纜，沒有電中繼器的光 電 光過程。 EDFA極低噪聲，成為光纖通信中的 理
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