集成光電子器件lpl(第六章光放大器)(編輯修改稿)
2024-09-12 00:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 DF長(zhǎng)度的增加逐漸變小 。這說(shuō)明了 EDFA優(yōu)化設(shè)計(jì)中存在最佳鉺光纖長(zhǎng)度問(wèn)題。這是因?yàn)楸闷止饧ぐl(fā)基態(tài)粒子到上能級(jí)，通過(guò)受激輻射實(shí)現(xiàn)光信號(hào)放大，當(dāng)泵浦光沿 EDF傳輸時(shí)，將因受激吸收而不斷衰減，導(dǎo)致反轉(zhuǎn)粒子數(shù)不斷減少，當(dāng)長(zhǎng)度超過(guò)最佳長(zhǎng)度后，泵浦光就不能讓信號(hào)光得到充分的放大，同時(shí)信號(hào)光也被吸收，此時(shí)增益下降。 ? 不管是正向泵浦還是反向泵浦， 1480 nmnm泵浦得到的噪聲指數(shù)和增益都高于 980 nmnm泵浦所得。反向泵浦的噪聲指數(shù)和增益大于正向泵浦，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，這種差別就越明顯。 ? 因此，人們?cè)谠O(shè)計(jì)混合泵浦 EDFA時(shí)候，通常把 1480 nm激光作為反向泵浦， 980 nm作為正向泵浦。 摻鉺光纖放大器的基本特性 23 ? 增益均衡問(wèn)題 ? 不同信道之間存在強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)。從而導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)誤碼。 ? 當(dāng)多個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)通過(guò) EDFA時(shí)， 不同信道的增益會(huì)有所不同 ，而且這種增益差還會(huì)隨著級(jí)聯(lián)放大而 累積增大 ，導(dǎo)致某些信道的增益劇增而另一些信道的增益劇減，低電平信道信號(hào)的 SNR惡化，高電平信道信號(hào)也因?yàn)楣饫w非線性效應(yīng)而使信號(hào)特性惡化。 ? 信道數(shù)目的變化將造成剩余信道總功率的隨機(jī)變化從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性 . 摻鉺光纖放大器的多通道放大 24 ? 解決方案 ? 光纖本征型，選用不同摻雜即光纖基質(zhì)成分，從而改善EDFA的特性。如研制蹄化物玻璃材料光纖； ? 用增益譜反轉(zhuǎn)的各種無(wú)源濾波器補(bǔ)償型，如利用 Bragg光纖光柵、雙錐光纖、周期調(diào)制的雙芯光纖等等； ? 用增益譜反轉(zhuǎn)的各種有源濾波器補(bǔ)償型，如利用集成電光 MZ干涉儀，聲光濾波器； ? 用不同摻雜材料和摻雜量的光纖進(jìn)行混合組合 EDFA型； ? 對(duì)鉺光纖進(jìn)行周期性彎曲來(lái)改變 EDFA的增益譜和噪聲指數(shù)； ? 自引入激射光的增益鎖定控制。 摻鉺光纖放大器的多通道放大 25 ? 利用 光纖非線性效應(yīng) 中的 SRS原理 進(jìn)行 光放大。 ? 無(wú)需 利用 摻雜 的 光纖作為 增益 介質(zhì) ，直接使用 傳輸?shù)?光纖 即 可獲得 增益。 ? 獲得 增益之波長(zhǎng) 約為泵浦源 波 長(zhǎng) 往 長(zhǎng)波長(zhǎng)方向 移位100 nm，只要 挑選對(duì) 所需之 泵浦源的 波長(zhǎng)，即可放大 光纖 低 損耗帶寬 內(nèi)的任意波段 信號(hào) 。 ? 利用 多個(gè)不同波長(zhǎng)的泵浦源組合 可以 獲得超寬帶 、增益平坦 的 放大器。 光纖拉曼放大器 拉曼放大器的 簡(jiǎn)介 26 ? 拉曼現(xiàn)象在 1928年被發(fā)現(xiàn)。 ? 90年代早期， EDFA取代它成為焦點(diǎn)， FRA受到冷遇。 ? 隨著光纖通信網(wǎng)容量的增加，對(duì)放大器提出新的要求，傳統(tǒng)的 EDFA已很難滿足， FRA再次成為研究的熱點(diǎn)。 ? 高功率二極管泵浦激光器的迅猛發(fā)展，為 FRA的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 ? 人們對(duì) FRA的興趣來(lái)源于這種放大器可以 提供整個(gè)波長(zhǎng)波段的放大 。通過(guò)適當(dāng)改變泵浦激光波長(zhǎng)，就可以達(dá)到在任意波段進(jìn)行寬帶光放大，甚至可在 1270～1670nm整個(gè)波段內(nèi)提供放大。 拉曼放大器的 簡(jiǎn)介 27 ? 分立式 FRA采用拉曼增益系數(shù)較高的特種光纖（如高摻鍺光纖等），這種光纖長(zhǎng)度一般為幾公里， 泵浦功率要求很高 ，一般為數(shù)瓦，可產(chǎn)生 40 dB以上的高增益，用于實(shí)現(xiàn) EDFA無(wú)法實(shí)現(xiàn)的波段的集總式放大。 ? 分布式 RFA主要作為傳輸系統(tǒng)中傳輸光纖損耗的 分布式補(bǔ)償放大 ，實(shí)現(xiàn)光纖通信系統(tǒng)光信號(hào)的透明傳輸，主要用于 和 光纖通信系統(tǒng)中作為多路信號(hào)和高速超短光脈沖信號(hào)傳輸損耗的補(bǔ)償放大，亦可作為光接收機(jī)的前置放大器。 拉曼放大器的 簡(jiǎn)介 28 FRA原理簡(jiǎn)介： ?物理機(jī)制： （ SRS) 一個(gè)入射光子（ pump)的湮滅，產(chǎn)生一個(gè)下移stokes頻率的光子和另一個(gè)具有相當(dāng)能量和動(dòng)量的光學(xué)光子 pump光子相差stokes頻率的信號(hào)光子，經(jīng)受激散射過(guò)程被放大 FRA是靠非線性散射實(shí)現(xiàn)放大功能，不需要能級(jí)間粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 光纖拉曼放大器原理簡(jiǎn)介 (1) 29 ?頻率為 ?p和 ?s的泵浦光和信號(hào)光通過(guò)耦合器輸入光纖，當(dāng)這兩束光在光纖中一起傳輸時(shí)，泵浦光的能量通過(guò) SRS效應(yīng)轉(zhuǎn)移給信號(hào)光，使信號(hào)光得到放大。 ?峰值增益頻移：～ ?反向泵浦為主，也可同向泵浦 ?支撐技術(shù) : 14??nm的大功率泵浦激光器，目前以取得實(shí)用化 光纖拉曼放大器原理簡(jiǎn)介 (2) 30 ppoRapgeG ??)1(1oGG
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