第十一章光放大器-資料下載頁
2025-08-23 08:29本頁面
【導讀】光纖通信中用光纖來傳輸光信號。中繼距離受限于光纖的損耗和色散。以1989年誕生的摻鉺光纖放大器(Erbium. 光放大器在光纖通信系統(tǒng)目前最重要的應用。光放大器還將促進光孤子通信技術的實用化。的色散作用的一種新型通信方式。光放大器按原理不同大體上有三種類型。半導體激光放大器。激光二極管相同。波混頻效應的光放大器等。g0為沒有輸入信號時單位長度的非飽。流子數(shù)目被大量消耗。由于信號放大過程消耗了高能級上粒子，重要的參數(shù)，飽和功率用Pamp,sat表示。限，也可在不降低系統(tǒng)性能的情況下，極大地增加WDM系統(tǒng)的信道數(shù)目。的另一重要指標。它定義為輸入信噪比與輸出信。它們都是在接收機端將光信號轉(zhuǎn)換成光電。流后的功率來計算的。年對玻璃激光器的研究。當工作頻帶范圍內(nèi)的信號光輸入。的纖形結(jié)構(gòu)使得有源區(qū)能量密度很高，泵浦源功率的要求。摻雜光纖，兩者在摻鉺光纖中反向傳輸。同向泵浦式EDFA的飽和輸出光功率最小。增益應與泵浦強度及光纖的長度有關。
【正文】 功率。通常每個 EDFA 能恰好補償前面通過長為 L 的光纖中的功率損耗，即 G = exp(aL)。但是補償過程中積累的 ASE噪聲會造成信噪比的惡化。這種惡化一般可以通過定義損傷因子來衡量： 通常在線放大器輸入功率信號一般在 26 ~ 9 dBm之間，增益一般超過 15 dB。 ? ? 2ln 11 ?????? ?? GGGGF pat h例 例 ? ? 110001000 1ln 11 22 ??????? ???????? ?? GGGGF pa t h考慮一個包括 N個級聯(lián)的光放大器的光傳輸路徑，每個放大器 增益為 30 dB。如果光纖損耗為 dB/km，那么在沒有其它系 統(tǒng)損傷時，兩個光放大器之間的距離為 150 km。那么，對于一 條 900 km的鏈路，需要 5個放大器即可，而且整個鏈路上的損 傷因子為： 如果將光放大器的增益降為 20 dB，那么兩個放大器之間的距 離縮減為 100 km，于是我們需要 8個放大器才能實現(xiàn) 900 km的 傳輸。在這種情況下，噪聲損傷因子為： ? ? 1100100 1ln 11 22 ??????? ???????? ?? GGGGF pa t h在線放大器增益控制 在使用光放大器的長距離光纖傳輸系統(tǒng)中，輸入功率會發(fā) 生波動。這種波動可以由光纜中損耗的變化或者前置光放大器 功能減弱引起。此時，保持在線放大的輸出功率不變是非常必 要的。 自動補償這種變化的一 個辦法就是使放大器工作在 增益飽和區(qū)。當輸入功率減 小時，增益變大；當輸入功 率增加時，增益變?。挥纱? 來保持輸出的功率不變。 1*2*m inm in ??? NNNGSS前置放大器 前置放大器 用來提高由于熱噪聲限制的直接檢測接收機的靈敏度。定義 Smin 為沒有前置放大器時要求達到給定誤碼率時所需要的最小所需的電信號功率， S*min 為配備前置放大器時要求達到給定誤碼率時所需要的最小所需的電信號功率，二者的比值定義為檢測靈敏度的改善量： 其中 N為接收機噪聲電功率， N*為光前置放大器中由 ASE引入的噪聲。 多信道應用 SOA和 EDFA有一個共同的特點，在多信道信號帶寬小于放大器帶寬時，能夠同時放大多個信道。但是 SOA中的非線性效應嚴重，容易產(chǎn)生多信道間的干擾。因此，在這方面的應用 EDFA較 SOA有明顯優(yōu)勢。EDFA的增益在 15301560 nm內(nèi)與波長相關。為避免不同的增益帶來的信道間信噪比的差異，需要進行平坦補償。下圖為兩種商用的 EDFA。 N個信道的信號功率為： ,1Ns s iiPP???為第 i個信道的信號功率。 ,siP 波長變換器 波 長 轉(zhuǎn) 換波長連續(xù)性限制 優(yōu)點： ? 可以使尋路和波長分配算法得到簡化 ? 提高網(wǎng)絡利用效率？ 缺點： ? 導致數(shù)據(jù)傳輸中的時延增大 ? 連接建立的開銷增加 ? 網(wǎng)絡建設和維護的成本升高 Fig. : Wavelength conversion 波長變換器 基于 SOA交叉增益調(diào)制的波長變換 f i l t e rC W?2S i g n a l ?1優(yōu)點：可以對 40 Gb/s的信號進行波長轉(zhuǎn)變換 對信號的偏振不敏感 缺點：轉(zhuǎn)換后的信號消光比不高 轉(zhuǎn)換后的信號與轉(zhuǎn)換前的信號反相 由于載流子的自發(fā)輻射造成 S/N的惡化 轉(zhuǎn)換后信號的相位信息由于頻率的啁啾而丟失 基于 SOA交叉相位調(diào)制的波長變換 S O AS O Af i l t e rS i g n a l ?1C W?2D f = pS O AS O Af i l t e rC W?2D f = 0信號光為 0時， CW 光上下臂的相位差 為 0， CW光由上臂 輸出。 信號光為 1時， CW 光上下臂的相位差 為 p， CW光由下臂 輸出。 優(yōu)點：可以對 80 Gb/s的信號進行波長轉(zhuǎn)變換 對信號的偏振不敏感 缺點：只能對單一波長進行波長轉(zhuǎn)換 基于四波混頻的波長變換 優(yōu)點：真正的全光波長轉(zhuǎn)換 缺點：隨著轉(zhuǎn)換波長范圍的擴 大，轉(zhuǎn)換效率迅速降低 作業(yè)： ,
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