【正文】 陣列波導(dǎo)型動(dòng)態(tài)增益可調(diào)濾波器技術(shù)和聲光型動(dòng)態(tài)增益可調(diào)濾波器技術(shù)等。ITUT建議規(guī)定：?jiǎn)温坊蚝下啡肜w最大光功率電平為+17dBm。摻鉺光纖放大器用在系統(tǒng)發(fā)射機(jī)輸出短，提高發(fā)送功率，延長(zhǎng)傳輸距離；用在光纖傳輸鏈路中，補(bǔ)償光能量的損失，可增加傳輸距離；用在光接收機(jī)前，對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)防大，可提高光接收機(jī)靈敏度。由于摻鉺光纖放大器的信噪比由于電子放大器，所以用摻鉺光纖放大器作預(yù)放大器的光接收機(jī)具有較高的靈敏度，其靈敏度甚至不亞于相干光接收機(jī)的。 DWDM中對(duì)EDFA的主要性能要求　　為了滿足在密集波分復(fù)用系統(tǒng)中應(yīng)用的要求，摻鉺光纖放大器的性能和功能上有其特殊的要求，光信號(hào)傳輸后最重要的一個(gè)指標(biāo)是光信噪比（OSNR）。 應(yīng)用領(lǐng)域：OptiSystem為不斷演化的光子市場(chǎng)提供功能強(qiáng)大容易使用的光系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，滿足研發(fā)科學(xué)家、光通訊工程師、系統(tǒng)管理員、學(xué)生及各類其它用戶的需要。使你能夠采用特定的集成光纖光學(xué)軟件工具在元件層面上，可以模擬希望的精度標(biāo)準(zhǔn)。15 微波元件（Microwave Components）新的成熟的元件庫(kù)里包括180度到90度的混合耦合器，DC阻斷器，功率分束和結(jié)合器。 摻鉺光纖放大器一個(gè)典型的摻鉺光纖放大器主要由以下幾部分組成()：摻鉺光纖——是EDFA 的主體，在石英基質(zhì)中摻入餌離子制成。EDFA的噪聲主要有4種：信號(hào)光的散粒噪聲；被放大的自發(fā)輻射光ASEde散粒噪聲；自發(fā)輻射ASE光譜與信號(hào)光之間的差拍噪聲；自發(fā)輻射ASE光譜間的差拍噪聲[10]。 EDFA的優(yōu)缺點(diǎn)EDFA之所以得到迅速的發(fā)展，源于它一系列突出的優(yōu)點(diǎn)。 (7) 增益特性穩(wěn)定。具有輸出功率大、輸出穩(wěn)定、噪聲小、增益頻帶寬、易于監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)。m，采用典型的光纖參數(shù)。取相同參數(shù)的摻餌光纖長(zhǎng)度l0m，信號(hào)光功率為1181。激勵(lì)泵浦光功率越大，信號(hào)增益越大。論文主要利用我的現(xiàn)有條件，圍繞摻鉺光纖放大器進(jìn)行了一些理論和光放大的初步研究。同時(shí)，在論文寫作過(guò)程中，我還參考了有關(guān)的書(shū)籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。 三種泵浦方式的EDFA結(jié) 論光纖通信已成為當(dāng)今信息社會(huì)不可缺少的神經(jīng)系統(tǒng)，而光源作為光纖通信系統(tǒng)的核心技術(shù)，其理論和實(shí)驗(yàn)方面的研究有著十分重要的意義。W。（3）取相同參數(shù)摻餌光纖長(zhǎng)度30m，信號(hào)光功率為1181。EDFA的增益特性與餌離子濃度的纖芯內(nèi)徑向分布、纖芯尺寸、放大器長(zhǎng)度及泵浦功率等有關(guān)。(3) 附加的噪聲使接收機(jī)靈敏度退化。(6) 與半導(dǎo)體激光放大器不同，EDFA的增益特性與光纖極化狀態(tài)無(wú)關(guān)，放大特性與光信號(hào)的傳輸方向也無(wú)關(guān)，當(dāng)光纖放大器內(nèi)無(wú)隔離器時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)雙向放大；在多信道應(yīng)用中可以進(jìn)行無(wú)串話傳輸； (注：所謂極化光纖(Poled Fiber) 是指對(duì)熔石英光纖外加直流強(qiáng)電場(chǎng)進(jìn)行極化，以及其它附加工藝處理后 (如升溫，紫外照射，激光注入等)，具有永久二階非線性光學(xué)效應(yīng)(例如電光效應(yīng)，倍頻效應(yīng)等) 的一種光纖功能器件。 MPO中的最后要達(dá)到的16信道增益平坦目標(biāo)設(shè)定選擇運(yùn)行對(duì)話框中的優(yōu)化（Optimization）并運(yùn)行。輸出功率特性：EDFA的最大輸出功率常3dB飽和輸出功率來(lái)表示。EDFA及PDFA的工作波長(zhǎng)分別處于光纖通信的最低損耗(1550nm)及零色散波長(zhǎng)(1300nm)窗口，TDFA工作在S波段，都非常適合于光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用。每一個(gè)OptiSystem項(xiàng)目文件（project file）中都可以包含多個(gè)設(shè)計(jì)。這允許在模擬后處理數(shù)據(jù)而不需要重新計(jì)算。OptiSystem是一款新穎的、高速發(fā)展的、功能強(qiáng)大的軟件設(shè)計(jì)工具，能使用戶在從LAN，SAN，MAN到ultralonghaul的寬光譜光網(wǎng)絡(luò)的傳輸層上進(jìn)行設(shè)計(jì)、測(cè)試和模擬計(jì)劃所有類型的光連接。 總之，光線放大器在用戶接入網(wǎng)中主要是提高光信號(hào)的功率，即可以補(bǔ)償光耦合器燈光器件所造成的光損耗，又可以大大提高用戶數(shù)量以及復(fù)用密度，對(duì)降低用戶網(wǎng)建設(shè)成本也會(huì)起到很大作用。如果有必要，還可將中繼距離延長(zhǎng)更遠(yuǎn)。ITUT 建議，DWDM （），不同波長(zhǎng)的頻率間隔應(yīng)為100GHz的整數(shù)倍（）。當(dāng)線路的多波長(zhǎng)信號(hào)恢復(fù)時(shí)，飽和波長(zhǎng)的輸出功率會(huì)相應(yīng)減少，這種方法直接控制飽和波長(zhǎng)激光器的輸出，速度較控制泵浦源要快一些。增益均衡用的光纖光柵是一種長(zhǎng)周期光纖光柵。一般工作在近飽和區(qū)，信號(hào)輸入功率約20dBm。而使用 DWDM 技術(shù)，類似利用公用道路上尚未使用的車道，以獲取光纖中未開(kāi)發(fā)的巨大傳輸能力。模塊是集成化的摻鉺光纖放大器。在目前實(shí)用化的光纖放大器中主要有摻鉺光纖放大器（EDFA）、半導(dǎo)體光放大器（SOA）和光纖拉曼放大器（FRA）等，其中摻鉺光纖放大器以其優(yōu)越的性能現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離、大容量、高速率的光纖通信系統(tǒng)、接入網(wǎng)、光纖CATV網(wǎng)、軍用系統(tǒng)（雷達(dá)多路數(shù)據(jù)復(fù)接、數(shù)據(jù)傳輸、制導(dǎo)等）等領(lǐng)域，作為功率放大器、中繼放大器和前置放大器。光致發(fā)光是指用半導(dǎo)體的光吸收作用來(lái)產(chǎn)生非平衡載流子，實(shí)際上是一種光向另一種光轉(zhuǎn)換的過(guò)程。半導(dǎo)體光放大器主要是半導(dǎo)體激光放大器。由此不難理解，喇曼放大是一個(gè)分布式的放大過(guò)程，即沿整個(gè)線路逐漸放大的。光纖放大器是指運(yùn)用于光纖通信線路中，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大的一種新型全光放大器。有了光放大器后就可直接實(shí)現(xiàn)光信號(hào)放大。中繼器的這種工作模式帶來(lái)了不少問(wèn)題，如使得成本高，系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性降低等。為了消除這種偏振波依賴性，可以引人運(yùn)用窄條結(jié)構(gòu)使激活波導(dǎo)光路近似正方形斷面形狀的方法和施加抗張應(yīng)力，以增大TM波增益的應(yīng)變量子阱結(jié)構(gòu)。如果半導(dǎo)體未受光泵浦激勵(lì)，則半導(dǎo)體將吸收光子，其實(shí)半導(dǎo)體的兩個(gè)能帶所扮演的角色類似于EDFA中的能帶E1和E2所起的作用，只是它的能帶比EDFA的能帶更寬。在光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)管理中如何實(shí)現(xiàn)對(duì)摻鉺光纖放大器的監(jiān)控。所謂頻分、時(shí)分、波分和空分復(fù)用，是指按頻率、時(shí)間、波長(zhǎng)和空間來(lái)進(jìn)行分割的光通信系統(tǒng)。ITUT 建議優(yōu)選采用1510nm波長(zhǎng)，容量為2Mbit/s。 一般EDFA在它的工作波段內(nèi)存在著一定的增益起伏，即不同波長(zhǎng)所得到的增益不同。其最大優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需制作和引入附加元件。即在同一根電纜中同時(shí)傳輸若干個(gè)頻率不同的信號(hào)，接收端根據(jù)各載波頻率的不同利用帶通濾波器濾出每一個(gè)信道的信號(hào)。如果需要擴(kuò)容，由低碼率改變?yōu)楦叽a率時(shí)，不必改變摻鉺光纖放大器線路設(shè)備。用戶接入網(wǎng)中的光纖放大器光纖放大器在用戶接入網(wǎng)中也占有重要地位。換一個(gè)角度說(shuō)，傳輸距離相同的情況下，降低中繼長(zhǎng)度，增加中繼個(gè)數(shù)，要比增加中繼長(zhǎng)度，減少中繼個(gè)數(shù)時(shí)有較小的Pase，即提高了接收端光信噪比（OSNR）。2 結(jié)合Optiwave軟件工具OptiSystem允許客戶采用特殊的Optiwave軟件工具用于元件層面的集成和光纖光學(xué)：OptiAmplifier，OptiBPM，OptiGrating，和OptiFiber。CIDF主要采用運(yùn)行時(shí)間進(jìn)程表、支持條件、數(shù)據(jù)依賴迭代、和真實(shí)遞歸。18 星座和極線圖（Constellation and Polar Diagrams）一個(gè)新的OptiSystem中的計(jì)算引擎用于估計(jì)用戶定義區(qū)域和對(duì)象的誤碼。光濾波器———帶寬為1 nm以下的窄帶光濾波器，用于消除放大器的自發(fā)輻射光，以降低放大器的噪聲。 未經(jīng)過(guò)參數(shù)設(shè)置放大后的噪聲由上圖可以看出噪聲的波動(dòng)在65dbm——25dbm之間，波動(dòng)比較強(qiáng)烈對(duì)最后結(jié)果影響比較大。激光工作物質(zhì)集中在光纖芯子中，且集中在光纖芯子中的近軸部分，餌信號(hào)光和泵浦光也是在光纖的近軸部分最強(qiáng)，這使得光與媒質(zhì)的作用很充分；再加之有較長(zhǎng)的作用長(zhǎng)度，因而有較高的轉(zhuǎn)換效率。對(duì)不同傳輸速率的數(shù)字體系具有完全的透明度，與準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)和同步數(shù)字體系(SDH) 的各種速率兼容，調(diào)制方案可以任意選擇。把EDFA置于光接收機(jī)PIN光檢側(cè)器的前面，來(lái)自光纖的信號(hào)經(jīng)EDFA放大后再由PIN檢測(cè)。還可得知，Lopt與輸入泵浦光功率有關(guān)，泵浦光功率越大，Lopt也越長(zhǎng)以光纖長(zhǎng)度1做參變量給出了增益G與泵浦功率凡之間的關(guān)系。W；(c) 100181。（1)前向（同向）泵浦在摻餌光纖的輸入端，泵浦光較強(qiáng)，故粒子反轉(zhuǎn)激勵(lì)也強(qiáng)，其增益系數(shù)大，信號(hào)一進(jìn)入光纖即得到較強(qiáng)的放大。（4）介紹了摻餌光纖放大器的工作原理及性能參數(shù)。其中還介紹了摻餌光纖放大器的優(yōu)缺點(diǎn)以及主要的應(yīng)用形式和增益特性。（2)反向泵浦泵浦光與信號(hào)光從不同的反向輸入EDFA，兩者在光纖中傳輸方向相反。W。泵浦閾值功率Ppth，只有Pp Ppth時(shí)，G ≥0,且L愈長(zhǎng)，Ppth愈高。如果綜合上述各種應(yīng)用，一個(gè)EDFA用作接收機(jī)前置放大器，另一個(gè)EDFA用作發(fā)送機(jī)的功率提升放大器，就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的無(wú)中繼傳輸。 當(dāng)然EDFA也有其固有的缺點(diǎn)： (1)波長(zhǎng)范圍固定。 (4) 增益高、噪聲低、輸出功率大。雖然實(shí)現(xiàn)了放大，但是增益不是十分平坦。在摻鉺光纖中注入足夠強(qiáng)的泵浦光，就可以將大部分處于基態(tài)的Er3+離子抽運(yùn)到激發(fā)態(tài)上，處于激發(fā)態(tài)的Er3+離子又迅速無(wú)輻射地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)上。這一全面的新特征可以測(cè)量插入損耗（IL）、差分群速延遲（DGD）、偏振色散（PDC），消偏率，散射，散射斜度，和群延遲（GD）。產(chǎn)生的結(jié)果可以被表示為大小可調(diào)、可以移動(dòng)的電子列表、文本、2D和3D圖形。OptiSystem采用與模擬精度和效率有關(guān)的適當(dāng)?shù)臄?shù)值方法計(jì)算信號(hào)。在密集波分復(fù)用系統(tǒng)中為了容納更多的信道，提高系統(tǒng)容量，有兩種方法：一種是降低信道的間隔；另一種是拓展摻鉺光纖放大器的工作波長(zhǎng)范圍。這樣一來(lái)被分配到每個(gè)分支獲得光信號(hào)就相當(dāng)?shù)娜?，不能保證用戶的終端設(shè)備的接收質(zhì)量。 摻鉺光纖放大器做功率放大器，可在不改變?cè)性肼曁匦院驼`碼率的前提下，直接放大數(shù)字、模擬活二者混合的數(shù)據(jù)格式，特別適合光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。事實(shí)上，這樣的復(fù)用方法在光纖通信系統(tǒng)中是非常有效的。采用放大波段內(nèi)的增益控制和光譜均衡方法，能取得EDFA增益特性優(yōu)化的良好結(jié)果。因此，要使各信道上的增益偏差處于允許范圍內(nèi)，放大器的增益就必須平坦。但必須在EDFA之前下光路，而在EDFA之后上光路[4]。波分復(fù)用是光纖通信中的一種傳輸技術(shù)，它利用了一根光纖可以同時(shí)傳輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的光載波的特點(diǎn)，把光纖可能應(yīng)用的波長(zhǎng)范圍劃分成若干個(gè)波段，每個(gè)波段作一個(gè)獨(dú)立的通道傳輸一種預(yù)定波長(zhǎng)的光信號(hào)。其二是由光纖放大器的開(kāi)關(guān)量信息接口向網(wǎng)管系統(tǒng)送開(kāi)關(guān)量信息進(jìn)行管理顯示。如果泵浦源的強(qiáng)度越來(lái)越大，電子將會(huì)趨向于累積在導(dǎo)帶的底部，空穴趨向于累積在價(jià)帶的頂部，直到電子空穴對(duì)的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡為止。采用脊型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的應(yīng)變量子阱光放大器基本結(jié)構(gòu)圖。經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，各種各樣的光放大器終于問(wèn)世了。光纖放大器就是在光纖中摻雜稀土離子(如鉺、鐠、銩等)作為激光活性物質(zhì)。光纖通信具有通信容量大、傳輸速率高、使用壽命長(zhǎng)，等諸多特點(diǎn)。而喇曼光放大器則是利用喇曼散射效應(yīng)制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纖后，會(huì)發(fā)生非線性效應(yīng)喇曼散射。光放大器主要有兩類：光纖光放大器和半導(dǎo)體光放大器。它雖也是粒子數(shù)反轉(zhuǎn)放大發(fā)光但發(fā)光的媒介是非平衡載流子即電子空穴對(duì)而非稀有元素。通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇半導(dǎo)體材料，就可獲得能使發(fā)射或吸收波長(zhǎng)處于光通信所需要的范圍(如1300nm或1550nm)內(nèi)的帶隙。增益平坦型光纖放大器是DWDM傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，可以十分有效地解決由于光波分復(fù)用/解復(fù)用帶來(lái)的插入損耗，使WDM系統(tǒng)的中繼問(wèn)題變得十分簡(jiǎn)單。因而，使用術(shù)語(yǔ)密集波分復(fù)用（ DWDMDense Wavelength Division Multiplexing），與此對(duì)照，還有波長(zhǎng)密度較低的WDM系統(tǒng)，較低密度的就稱為稀疏波分復(fù)用（CWDMCoarse Wave Division Multiplexing）。要求EDFA的增益足夠高，噪聲系數(shù)則越小越好。增益均衡技術(shù)可以分為固定式的和動(dòng)態(tài)的。在發(fā)送端，除了傳輸信號(hào)的工作波長(zhǎng)外，系統(tǒng)還發(fā)送另一個(gè)波長(zhǎng)作為飽和波長(zhǎng)。人們通常把光信道間隔較大（甚至在光纖不同窗口上）的復(fù)用稱為光波分復(fù)用（WDM），再把在同一窗口中信道間隔較小的DWDM稱為密集波分復(fù)用（DWDM）。實(shí)踐證明，使用摻鉺光纖放大器的光纖干線傳輸，經(jīng)過(guò)近千公里的傳輸后的誤碼率人能達(dá)到 。因此，線路放大器必須具有增益鎖定功能，保證在輸入是大信號(hào)和小信號(hào)時(shí)，增益都是一樣的，即每個(gè)信道的輸出光功率在輸入信道增減時(shí)都保持恒定。還包括WDM分析工具列出信號(hào)功率、增益、噪聲圖、以及每個(gè)信道的OSNR。成本數(shù)據(jù)可以輸出到其它軟件或電子表格中。提供合適的反饋后則構(gòu)成光纖激光器。 Er3+能級(jí)圖 EDFA的基本性能增益特性：增益特性表示了光放大器的放大能力，定義為輸出功率和輸入功率之比。 EDFA增益的多參數(shù)優(yōu)化參數(shù)設(shè)置Parameters：在本項(xiàng)中設(shè)置了需要優(yōu)化的參數(shù)，一為泵浦光源的功率，這里選擇0160mW，初始值為100；另一為摻鉺光纖的長(zhǎng)度，范圍為140m，初始值為4m。噪聲指數(shù)低，一般為4～7dB。EDFA的增益譜寬大約40nm，但增益帶寬不平坦。G=Pout /Pin (1) G=10lg(Pout /Pin ) (dB) (2) 應(yīng)用上面給出的理論模型可以用數(shù)值法進(jìn)行計(jì)算，從而得出光纖放大器的特性，其中最主要的是增益及噪聲特性。信號(hào)光功率為1181。閾值功率(Ppth)主要由EDFA的長(zhǎng)度決定，大的入射功率比小的更加容易飽和。如果提供部分前向泵浦，部分后向泵浦，則稱為雙向泵浦。在此向孟老師表示深深的感謝和崇高的敬意！在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這四年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培。（2）概括了一下?lián)金D光纖放大器在密集波分復(fù)用系統(tǒng)中的應(yīng)用及簡(jiǎn)要分析。 (c)雙向泵浦光激勵(lì)方式，前向泵浦光功率為4mW，反向泵浦光功率為4mW。采用前向泵浦光激勵(lì)功率。對(duì)一定的泵浦光功率，EDFA的增益開(kāi)始隨著EDF的長(zhǎng)度增長(zhǎng)而增大，到某一長(zhǎng)度時(shí)達(dá)到最大，然后隨著長(zhǎng)度的進(jìn)一步增加，增益反而減小，可見(jiàn)有一個(gè)最佳長(zhǎng)度(Lopt ) ，這時(shí)增益最大。EDFA作為線路放大器有許多特殊功能是電子線路放大器不可比擬的。 (8) 中繼器只有低速電子裝置和幾個(gè)無(wú)源器件，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，體積小。(2) 因?yàn)镋DF