光纖通信技術(shù)第六章(完整版)
【正文】 增加：增加入纖功率入纖功率 ,延長傳輸距離延長傳輸距離前置預(yù)放大前置預(yù)放大 (PreAmplify):提高接收靈敏度提高接收靈敏度局域網(wǎng)的功率放大器：補(bǔ)償局域網(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)分配損耗，增大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)研究新熱點(diǎn)n 展寬帶寬： Cband 40nm, Lband 再加 40nm；n 均衡功能： 針對點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)的增益均衡，針對全光網(wǎng)的功率均衡；n 監(jiān)控管理功能： 在線放大器，全光網(wǎng)路由改變；n 動態(tài)響應(yīng)特性；n 其它波段的光纖放大器 ，如 Raman 放大器。光放大器光纖通信技術(shù)第六章王建萍王建萍 信息光電子研究所信息光電子研究所清華大學(xué)電子工程系清華大學(xué)電子工程系第六章 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 光放大器概述n 光放大器的出現(xiàn)，可視為光纖通信發(fā)展史上的重要里程碑。第六章 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 摻鉺光纖放大器 EDFAn 摻雜光纖放大器 利用摻入石英光纖的稀土離子作為增益介質(zhì)，在泵浦光的激發(fā)下實現(xiàn)光信號的放大，放大器的特性主要由摻雜元素決定。EDFA中的 Er3+能級結(jié)構(gòu)n 泵浦波長可以是 5 650、 800、 980、 1480nmn 波長短于 980nm 的泵浦效率低，因而通常采用 980和1480nm 泵浦。作。光放大器的小信號增益。光放大的關(guān)系。態(tài)。噪聲指數(shù)噪聲指數(shù) 為：為：表明：即使對表明：即使對 nsp=1的完全粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的理想放大器，的完全粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的理想放大器，被放大信號的被放大信號的 SNR也降低了二倍（或也降低了二倍（或 3dB）。 在系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)予以控制 增益鉗制。LD PumpIn Out泵浦控制均衡放大器（電控）泵浦控制均衡放大器（電控）EDFA增益鉗制技術(shù) (2)n 在系統(tǒng)中附加一波長信道， 根據(jù)其它信道的功率，改變附加波長的功率，而實現(xiàn)增益鉗制。導(dǎo)體激光器。n 降低端面反射方法：傾斜有源區(qū)法、窗面結(jié)構(gòu)。相同結(jié)構(gòu)相同結(jié)構(gòu) SOA互相垂直互相垂直并接，在輸入端采用偏并接，在輸入端采用偏振分束器將信號分成振分束器將信號分成 TE和和 TM偏振信號偏振信號 ,分別輸分別輸入至相互垂直的入至相互垂直的 SOA，然后將兩只然后將兩只 SOA放大的放大的TE和和 TM偏振信號合成偏振信號合成，得到與輸入光同偏振，得到與輸入光同偏振態(tài)的放大信號。n 人們對 FRA的興趣來源于這種放大器可以提供整個波長波段的放大。n 消偏輸出和偏振混合輸出。信號光在 1300nm 波段時，最佳泵浦波長約在 1220～ 1240nm ，而在 1550nm 波段時，最佳泵浦波長約在 1440～ 1460nm 左右處。光纖拉曼放大器光纖光纖(a)無泵激光的無泵激光的 1550nm 傳輸傳輸光功率光功率(dB)波長波長1550nm波長波長光功率光功率(dB) 1550nm1450nm光纖光纖(b)有泵激光的有泵激光的 1550nm 傳輸傳輸1550nm 經(jīng)光纖傳輸經(jīng)光纖傳輸衰減的光衰減的光1450nm1550nm如果一個弱信號和一個強(qiáng)泵浦如果一個弱信號和一個強(qiáng)泵浦光同時在光纖中傳輸，并使弱光同時在光纖中傳輸，并使弱信號波長置于泵浦光的拉曼增信號波長置于泵浦光的拉曼增益帶寬內(nèi)，則弱信號即可被放益帶寬內(nèi)，則弱信號即可被放大。輸入光信號往返兩次通過同一輸入光信號往返兩次通過同一 SOA，但反向，但反向通過前，采用法拉第旋轉(zhuǎn)器使返回光旋轉(zhuǎn)通過前，采用法拉第旋轉(zhuǎn)器使返回光旋轉(zhuǎn) 900相同結(jié)構(gòu)相同結(jié)構(gòu) SOA互相垂直串接互相垂直串接，所得增益將，所得增益將與偏振無關(guān)與偏振無關(guān)SOA的應(yīng)用n 多信道放大中存在問題n 噪聲大n 信道串?dāng)_ (交叉增益調(diào)制 XGM、四波混頻 FWM)n 增益飽和引起信號畸變n 其他應(yīng)用：n 光波長轉(zhuǎn)換 （ XGM, XPM, FWM ）n 光開關(guān) ：直接調(diào)制 SOA的注入電流實現(xiàn)光的通斷。SOA增益偏振相關(guān)性起因：由于半導(dǎo)體有源層的橫截面呈扁長方形，對橫向（長方形的起因：由于半導(dǎo)體有源層的橫截面呈扁長方形，對橫向（長方形的寬邊方向）和豎向（長方形的窄邊方向）的光場約束不同，光場在寬邊方向）和豎向（長方形的窄邊方向）的光場約束不同，光場在豎向的衍射泄漏強(qiáng)于橫向，因而豎向的光增益弱于橫向。有源層的介質(zhì)特性。各信道獲得足夠的光功率。柵、周期調(diào)制的雙芯光纖等。對大多數(shù)實際的放大器數(shù)實際的放大器 Fn均超過均超過 3dB ，并可能達(dá)到，并可能達(dá)到 6~8dB。自發(fā)復(fù)合導(dǎo)致了與光信號一起放大的光子的寬譜背景。器的增益譜不平坦。信號增益一半時的輸出功率。泵浦光又常用于遙泵方式。級上，并在該能級和低能級間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。摻鉺光纖放大器給光纖通信領(lǐng)域帶來的革命n EDFA解決了系統(tǒng)容量提高的最大的限制 —— 光損耗n 補(bǔ)償了光纖本身的損耗，使長距離傳輸成為可能n 大大增加了功率預(yù)算的冗余，系統(tǒng)中引入各種新型光器件成為可能n 支持了最有效的增加光通信容量的方式 WDMn 推動
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