第十一章光放大器(編輯修改稿)
2024-10-07 08:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 2. EDFA的帶寬 圖 gλ曲線 ， 從圖中可以看出增益系數(shù)隨著波長的不同而不同 。 EDFA實現(xiàn)寬頻帶和增益平坦度經(jīng)過了 3個階段 ， 如表 。 光纖在 200nm帶寬 ， 而目前使用的 EDFA增益帶寬僅為35nm左右 。 圖11.9 摻鉺離子硅光纖的gλ曲線 放大器噪聲 放大器的主要噪聲是自發(fā)輻射噪聲 (ASE)，來源于放大器中介質(zhì)中電子 空穴對的自發(fā)復(fù)合。自發(fā)復(fù)合導(dǎo)致了與光信號一起放大的光子寬譜背景。因此，光信號經(jīng)過放大之后都需要做一個帶通濾波，抑制 ASE噪聲功率。 信噪比及噪聲系數(shù) ? ? nsnsnsPD EEEEEEi 2222 ????? 信號光和 ASE噪聲一同輸入到光檢測器中進行平方檢測，各種頻率分量相互拍頻： 因此，在光檢測器之后，由 ASE 帶來的噪聲包括 ASE噪聲項和 ASE與信號的拍頻項，它們可以落在檢測器帶寬內(nèi)減低接收機的信噪比。在檢測器之間放置一個光濾波器，可以大幅度降低 ASE噪聲的功率。 當(dāng)放大器增益足夠大時，系統(tǒng)熱噪聲可以忽略；另外，放大的信號功率一般遠大于 ASE噪聲功率，因此 ASE噪聲項一般遠小于 ASE與信號拍頻項。在這種條件下，假設(shè)檢測器前加入光濾波器，那么輸出信號的信噪比可以由下式?jīng)Q定： ? ? 1, 1212 ?????????????????? FNSGnGqBPNSinspinsout ?122nnnnsp ??EDFA的噪聲圖 泵浦波長 1480 nm、信號波長 1558 nm 同向泵浦 噪聲系數(shù) 反向泵浦 噪聲系數(shù) 摻鉺光纖放大器的優(yōu)缺點 EDFA之所以得到迅速的發(fā)展 ， 源于它的一系列優(yōu)點 。 (1) 工作波長與光纖最小損耗窗口一致 ， 可在光纖通信中獲得廣泛應(yīng)用 。 (2) 耦合效率高 。 因為是光纖型放大器 ， 易于光纖耦合連接 ， 也可用熔接技術(shù)與傳輸光纖熔接在一起 ， 損耗可降至 ， 這樣的熔接反射損耗也很小 ， 不易自激 。 (3) 能量轉(zhuǎn)換效率高。激光工作物質(zhì)集中在光纖芯子，且集中在光纖芯子中的近軸部分，而信號光和泵浦光也是在近軸部分最強，這使得光與物質(zhì)作用很充分。 (4) 增益高，噪聲低。輸出功率大，增益可達 40dB， 輸出功率在單向泵浦時可達 14dBm， 雙向泵浦時可達 17dBm， 甚至可達 20dBm， 充分泵浦時，噪聲系數(shù)可低至 3~4dB， 串話也很小。 (5) 增益特性不敏感。首先是 EDFA增益對溫度不敏感，在 100176。 C內(nèi)增益特性保持穩(wěn)定，另外，增益也與偏振無關(guān)。 (6) 可實現(xiàn)信號的透明傳輸，即在波分復(fù)用系統(tǒng)中可同時傳輸模擬信號和數(shù)字信號，高速率信號和低速率信號，系統(tǒng)擴容時，可只改動端機而不改動線路。 EDFA也有固有的缺點： (1) 波長固定，只能放大 的光波，換用不同基質(zhì)的光纖時，鉺離子能級也只能發(fā)生很小的變化，可調(diào)節(jié)的波長有限，只能換用其他元素； (2) 增益帶寬不平坦，在 WDM系統(tǒng)中需要采用特殊的手段來進行增益譜補償。 光纖喇曼放大器 光纖喇曼放大器的工作原理 受激喇曼散射主要性質(zhì)包括： ① 在玻璃介質(zhì)中參與喇曼散射的是光學(xué)聲子； ② 在所有類型的光纖中都會發(fā)生 ， 但喇曼增益稀疏的形狀和峰值與泵浦源的波長和功率有關(guān)； ③ 響應(yīng)時間很短 ， 為瞬態(tài)效應(yīng)； ④ 增益具有偏振依賴性 ， 當(dāng)泵浦光與信號光偏振方向平行時增益最大 ， 垂直時增益最小 ， 但實際上在非保偏光纖中由于模式混擾的原因而表現(xiàn)為增益無關(guān)；⑤ 增益譜很寬 ， 但不平坦 。 最大增益頻移為 ， 并且可以擴展到 30THz。 光纖喇曼放大器的分類 光纖喇曼放大器可分為兩類：分立式喇曼放大器 (Raman Amplifier， RA)和分布式 喇 曼 放 大 器 ( Distributed Raman Amplifier， DRA)。 光纖喇曼放大器的性能 1. 光纖喇曼放大器的增益 在連續(xù)波的工作條件下 ， 并忽略泵浦光消耗 ， 光纖喇曼放大器的增益可由下式表示： 式中： gR為喇曼增益系數(shù)； Aeff為光纖在泵浦波長處的有效面積； P0為泵浦光功率； α
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