光纖通信第7章光放大器(編輯修改稿)
2025-06-03 23:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 大器介質(zhì)中電子空穴對(duì)的自發(fā)復(fù)合。自發(fā)復(fù)合導(dǎo)致了與光信號(hào)一起放大的光子的寬譜背景。Amplified Spontaneous EmissionASE噪聲n ASE噪聲近似為白噪聲，噪聲功率譜密度為：自發(fā)發(fā)射因子或自發(fā)發(fā)射因子或粒子數(shù)反轉(zhuǎn)因子粒子數(shù)反轉(zhuǎn)因子?對(duì)于原子都處于激發(fā)態(tài)對(duì)于原子都處于激發(fā)態(tài)或完全粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的光或完全粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的光放大器，放大器， nsp=1。?當(dāng)粒子數(shù)不完全反轉(zhuǎn)時(shí)當(dāng)粒子數(shù)不完全反轉(zhuǎn)時(shí)， nsp1；；激發(fā)態(tài)的粒子數(shù)激發(fā)態(tài)的粒子數(shù) 基態(tài)的粒子數(shù)基態(tài)的粒子數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，接收機(jī)前接入光放大器后，新增加的研究發(fā)現(xiàn)，接收機(jī)前接入光放大器后，新增加的噪聲主要來自噪聲主要來自 ASE噪聲與信號(hào)本身的差拍噪聲。噪聲與信號(hào)本身的差拍噪聲。噪聲指數(shù)噪聲指數(shù) 為：為：表明：即使對(duì)表明：即使對(duì) nsp=1的的 完全粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的理想放大器，完全粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的理想放大器，被放大信號(hào)的被放大信號(hào)的 SNR也降低了二倍（或也降低了二倍（或 3dB）。）。 對(duì)大多對(duì)大多數(shù)實(shí)際的放大器數(shù)實(shí)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。 希望放大器的希望放大器的 Fn盡可能低。盡可能低。ASE噪聲三、 EDFA的多信道放大特性n EDFA的增益恢復(fù)時(shí)間 ?g~10ms(SOA 的?g=~1ns),其增益不能響應(yīng)調(diào)制信號(hào)的快速變化， 不存在增益調(diào)制，四波混頻效應(yīng)也很小 ， 所以在多信道放大中不引入信道間串?dāng)_ (SOA則不然 )，是其能夠用于多信道放大的關(guān)鍵所在。n EDFA對(duì)信道的插入、分出或無光故障等因素引起的輸入光功率的變化（較低速變化）能產(chǎn)生響應(yīng) 瞬態(tài)特性。 在系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)予以控制 增益鉗制。? 多信道放大中存在的其它問題：n 增益平坦n 增益鉗制n 高的輸出功率EDFA的級(jí)聯(lián)特性的級(jí)聯(lián)特性信道間增益競爭，多信道間增益競爭，多級(jí)級(jí)連使用導(dǎo)致級(jí)級(jí)連使用導(dǎo)致 “尖尖峰效應(yīng)峰效應(yīng) ”1544 1569典型的 EDFA增益譜固有的增益不平坦，增益差隨級(jí)聯(lián)放大而積累增大各信道的信噪比差別增大各信道的接收靈敏度不同增益平坦增益平坦增益譜的形狀隨信號(hào)功率而變，在有信道上、下的動(dòng)態(tài)情況下，失衡情況更加嚴(yán)重BER接收光功率接收光功率光功率光功率波長波長光功率光功率波長波長光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī) ?N ?1?2?3光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)光接收機(jī)EDFA?1?N ?3?21. 濾波器均衡：濾波器均衡： 采用透射譜與摻雜光纖增益譜反對(duì)稱的濾波器使采用透射譜與摻雜光纖增益譜反對(duì)稱的濾波器使增益平坦增益平坦 , 如：如： 薄膜濾波、紫外寫入長周期光纖光柵薄膜濾波、紫外寫入長周期光纖光柵、周期調(diào)制的雙芯光纖等。、周期調(diào)制的雙芯光纖等。 只能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)增益譜的只能實(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。平坦，在信道功率突變時(shí)增益譜仍會(huì)發(fā)生變化。 EDFA + 均衡器均衡器 → 合成增益合成增益增益平坦增益平坦 /均衡技術(shù)均衡技術(shù) (1)2. 新型寬譜帶摻雜光纖：新型寬譜帶摻雜光纖： 如摻鉺氟化物玻璃光纖（如摻鉺氟化物玻璃光纖（ 30nm 平坦帶寬）、平坦帶寬）、鉺鉺 /鋁共摻雜光纖（鋁共摻雜光纖（ 20nm ）） 等，等， 靜態(tài)增益譜的靜態(tài)增益譜的平坦平坦 ，摻雜工藝復(fù)雜。，摻雜工藝復(fù)雜。3. 聲光濾波調(diào)節(jié)：聲光濾波調(diào)節(jié)： 根據(jù)各信道功率，反饋控制放大器輸出端的根據(jù)各信道功率，反饋控制放大器輸出端的多通道聲光帶阻濾波器，調(diào)節(jié)各信道輸出功率使多通道聲光帶阻濾波器，調(diào)節(jié)各信道輸出功率使之均衡，之均衡， 動(dòng)態(tài)均衡動(dòng)態(tài)均衡 需要解復(fù)用、光電轉(zhuǎn)換、結(jié)構(gòu)需要解復(fù)用、光電轉(zhuǎn)換、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)用性受限復(fù)雜，實(shí)用性受限增益平坦增益平坦 /均衡技術(shù)均衡技術(shù) (2)4. 預(yù)失真技術(shù)預(yù)失真技術(shù)不靈活，傳輸鏈路變換后，輸入功率也要隨之調(diào)整不靈活，傳輸鏈路變換后，輸入功率也要隨之調(diào)整增益平坦增益平坦 /均衡技術(shù)均衡技術(shù) (3)?EDFA對(duì)信道的插入、分出或信道無光故障等因素引起對(duì)信道的插入、分出或信道無光故障等因素引起的輸入光功率的變化（較低速變化）能產(chǎn)生響應(yīng)的輸入光功率的變化（較低速變化）能產(chǎn)生響應(yīng) 瞬態(tài)瞬態(tài)特性特性?瞬態(tài)特性使得剩余信道獲得過大的增益，并輸出過大瞬態(tài)特性使得剩余信道獲得過大的增益，并輸出過大的功率，而產(chǎn)生非線性，最終導(dǎo)致其傳輸性能的惡化的功率，而產(chǎn)生非線性，最終導(dǎo)致其傳輸性能的惡化 需進(jìn)行自動(dòng)增益控制需進(jìn)行自動(dòng)增益控制?對(duì)于級(jí)聯(lián)對(duì)于級(jí)聯(lián) EDFA系統(tǒng)，瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間可短至幾系統(tǒng)，瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間可短至幾 ~幾十幾十 ?s， 要求增益控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間相應(yīng)為幾要求增益控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間相應(yīng)為幾 ~幾十幾十 ?s增益鉗制增益鉗制增益鉗制技術(shù) (1)n 電控： 監(jiān)測 EDFA的輸入光功率，根據(jù)其大小調(diào)整泵浦功率，從而實(shí)現(xiàn)增益鉗制，是目前最為成熟的方法。LD PumpIn Out泵浦控
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