【文章內(nèi)容簡介】 15 20 2501234561 4 4 3 1 4 7 0 1 5 0 0 1 5 3 0 1 5 6 0 1 5 9 0 1 6 2 0782 0 0 m W泵浦功率泵浦光和信號光的頻率差泵浦C( T H z )（ nm ）0 . 00 . 20 . 40 . 60 . 81 . 0頻率差0 6 12 18 24 30 36( T H z )喇曼增益系數(shù)m / W1013?1m??p =spR?? ???? ??Rg1 3 . 2 T H zgv?泵浦功率1 0 0 m W( d B)波段窗口硅光纖拉曼增益系數(shù)頻譜曲線 增益帶寬（ FWHM）可以達到約 8THz 喇曼增益波長0 5 10 15 20 2501234561 4 4 3 1 4 7 0 1 5 0 0 1 5 3 0 1 5 6 0 1 5 9 0 1 6 2 0782 0 0 m W泵浦功率泵浦光和信號光的頻率差泵浦C( TH z )（ nm ）泵浦功率1 0 0 m W( dB )波段窗口? 泵浦功率為200mW時，最大增益值為 dB ? 泵浦功率為 100 mW時，最大增益值為 dB。 ? 在增益峰值附近的增益帶寬約為 7~8THz。 放大器增益或放大倍數(shù)0 . 0 0 . 5 1 . 0泵浦功率100102101G A1 . 5 2 . 0103104輸入信號功率( W )mW0 . 9 10 . 3 60 . 1 8mWmWL = 1 . 3 k m1 0 1 7 n m1 0 6 4 n m? p =s =?理論計算 分布式拉曼放大器工作原理和特性 3. 增益飽和 分布式拉曼放大器工作原理和特性 4. 噪聲指數(shù) 脈 沖 幅 度 z 集中放大 Nonlinear Effects Noise High 分布放大 ?FRA以傳輸光纖作為放大介質(zhì)，是分布式獲得增益的（ 分布式放大）， 其等效噪聲要比集中式放大器的小。 分布式拉曼放大器工作原理和特性 5. 多波長泵浦增益帶寬 ?FRA的增益波長由泵浦波長決定，選擇適當(dāng)?shù)谋闷止獠ㄩL，可以得到任意波長的信號放大。 多波長泵浦 分布式拉曼放大器工作原理和特性 5. 多波長泵浦增益帶寬 ?進行 多波長泵浦 時， FRA的增益頻譜是每個波長泵浦光單獨產(chǎn)生的增益頻譜疊加的結(jié)果。 1 4 8 0 1 5 2 0 1 5 6 0 1 6 0 0 1 6 4 00510152025增益( d B )1 4 6 4 n m1 4 0 2 n m1 4 2 3 n m1 4 4 3 n m1 4 9 5 n m 泵浦產(chǎn)生的增益總增益W D M傳輸光纖信號光泵浦光光復(fù)用器泵浦L D增益平坦濾波器?N?1...信號光波長 （ nm ）?2?FRA使用多個泵浦源，增益帶寬可達到 132nm。它是目前唯一能實現(xiàn)1290~1660nm光譜放大的器件。 光纖拉曼放大器特性 ? Advantages: ? 理論上可以得到任意波長的增益，前提是需要合適的泵浦源； ? 使用光纖作為放大介質(zhì)意味著在線放大的可能，可以減少噪聲的積累。 ? Disadvantages: ? 泵浦功率高（ 500mW） 拉曼放大技術(shù)的應(yīng)用 ?分布式光纖拉曼放大器（ DRA）噪聲系數(shù)小，與摻鉺光纖放大器的組合使用，可明顯地 提高 長距離光纖通信系統(tǒng)的 總增益 ， 降低 系統(tǒng)的 總噪聲指數(shù) 。 ?使用分布式拉曼放大， 減小入纖光功率 ，降低光纖的非線性的影響，從而 避免四波混頻效應(yīng)的影響 ，可使 DWDM系統(tǒng)的信道間隔減小，也就是說相當(dāng)于擴大了系統(tǒng)的帶寬容量。另外，由于四波混頻效應(yīng)影響的減小，允許使用靠近光纖的零色散點窗口，光纖的可用窗口也擴大了。 ?通過選擇泵浦光波長，可以實現(xiàn)任意波長的光放大，它是目前唯一能 實現(xiàn) 1290~1660nm光譜放大 的器件。 光纖布里淵放大器 FBA ? 激光通過光纖時，不但產(chǎn)生受激拉曼散射，而且也產(chǎn)生受激布里淵散射（ SBS, Stimulated Brillouim Scattering）。 ? 受激拉曼散射（ SRS）是 光學(xué)聲子 參與的過程；，而受激布里淵散射（ SBS）是 聲學(xué)聲子 參與的過程。 S RS S RSS BS S BS? ?R ? ? B ??R?B? ?R? ?R? ? B ? ?BSRS SRSSBS SBS??R ??B ? ?R ?B??R ??R??B ??BSRS SRSSBS SBS??R ??B ? ?R ?B??R ??R??B ??B 摻鉺光纖放大器 EDFA ? 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。 ? 工作波長為 1550nm的鉺 (Er)摻雜光纖放大器 (EDFA) ? 工作波長為 1300nm的鐠 (Pr)摻雜光纖放大器 (PDFA) ? 工作波長為 1400nm的銩 (Tm)摻雜光纖放大器 (TDFA) ? 目前， EDFA最為成熟，是光纖通信系統(tǒng)必備器件。 摻鉺光纖放大器 EDFA ? 使用鉺離子 （ ） 作為增益介質(zhì)的光纖放大器 ， 稱為摻 鉺 光 纖 放 大 器 (EDFA ， Erbiumdoped fiber amplifier)。 這些離子在光纖制造過程中被摻入光纖芯中 ， 使用泵浦光直接對光信號放大 ， 提供光增益 。 ? 雖然摻雜光纖放大器早在 1964年就有研究 ， 但是直到1985年才首次研制成功摻鉺光纖 。 1988年低損耗摻鉺光纖技術(shù)已相當(dāng)成熟 ， 其性能相當(dāng)優(yōu)良 ， 已可以提供實際使用 。 ? 摻鉺光纖放大器因為工作波長在靠近光纖損耗最小的 ?m 波長區(qū) ， 它比其它光放大器更引人注意 。 ...1 480 1 5201 540 1 5600246810吸收或增益波長1 500 /nm/(dB/m) 1025m2吸收增益截面2461E980 nm泵浦光 放大后的信號光信號光1 550 nm 1 550 nm0能級?3rE1 530 nm980 nm2E3E?? 摻鉺光纖結(jié)構(gòu) 22E r3 + A l2O3 G e O 2 S i O 2F S i O2???? G e O2 S i O2 Er硅包層徑向分布摻鍺區(qū)??0 . 0 1 ~ 0 . 0 4摻鉺區(qū)0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 81 . 001 0 0 02 0 0 03 0 0 04 0 0 05 0 0 0b / ap p m w t鉺離子濃度? m( 3 ~ 6 )直徑直徑 ? m1 2 5濃度 ( 1 1 0 0 ~ 2 5 0 0 ) p p mab EDFA工作原理及其特性 ? EDFA采用摻鉺離子單模光纖