【正文】 在王老師的辛勤指導(dǎo)下，我的論文得到順利完成，可以說我所取得的每一點(diǎn)成績(jī)都與王老師的精心指導(dǎo)分不開的，他將永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的榜樣!在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，同學(xué)們也給了我很大的幫助，因?yàn)槲以谕鈱?shí)習(xí)的原因，很多事情都需要他們幫忙，在此向他們表示感謝！最后借此機(jī)會(huì)，向大學(xué)四年幫助我的恩師，張玉杰、馬令坤、兀旦輝、王明偉、郭文強(qiáng)、楊帆、李秦君、楊萍等老師，和幫助過我的摯友，莫少豪、李超、張曉偉、陳爍星、徐相光、趙凡、楊斌、夏令君、王粉瑩等表示衷心的感謝。致 謝時(shí)間如梭，轉(zhuǎn)眼大學(xué)四年的時(shí)光已接近尾聲，這篇論文是我作為大學(xué)生的匯報(bào)之作，在畢設(shè)的過程中，我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，在此衷心的感謝他們。當(dāng)EDFA放大超短光脈沖時(shí)，非線性效應(yīng)成為影響光脈沖能否順利傳輸?shù)闹匾蛩?，所以急需解決這個(gè)問題。D will update FW to reduce protection voltage to 4V, and module will enter to “DIS” mode until hundred times of sequentially monitoring of low voltage.（FA結(jié)束） 本章小結(jié)本章中，作者對(duì)EDFA的生產(chǎn)實(shí)際中遇到的各種失效模式進(jìn)行了分析研究，并針對(duì)其中一種模式的具體案例進(jìn)行了詳細(xì)的分析。D group will release updated FW to fix this problem. EDFA失效模式六a) 失效模式：EDFA2 VCC_5V 與GND短路；b) 失效分析。FA Conclusion The failed OCM module caused that optical power could not be reported. The failed OCM module will be investigated by Oplink WH Ramp。D, Done)b) Check on the reliability performances of PCBA such as temperature cycling, vibration, unpackaged mechanical shock as to evaluate the risk of leadfree amp。 我們的原理圖是完全參考客戶的設(shè)計(jì)，除了以上描述的修改外，另外還有幾處從一開始就有修改的：(1)根據(jù)產(chǎn)品的電流情況，重新選擇了保險(xiǎn)絲。我們使用的電源模塊的型號(hào)：: PQ60033EML15NNSG改進(jìn)措施及效果：現(xiàn)象：我們?cè)谧鯳H25及WH30主板的生產(chǎn)及樣品調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)光耦（U58）會(huì)存在損壞的現(xiàn)象。工作于三能級(jí)的EDF， N1不能忽略，因而nsp1，NF3dB，應(yīng)根據(jù)具體情況計(jì)算。由于信號(hào)波長位于喇曼增益帶寬內(nèi)，因此應(yīng)考慮1480nm泵浦的分布式EDAF的受激喇曼散射(SRS)效應(yīng)，系統(tǒng)的增益不僅來源于摻雜物，也來源于SRS。因此，級(jí)聯(lián)放大器在提高增益的同時(shí)，還可以很好地改善系統(tǒng)的噪聲指數(shù)。放大器噪聲是系統(tǒng)應(yīng)用的最根本限制因素，因而在改善放大器噪聲方面研究人員進(jìn)行了大量的上作。泵浦功率增加，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)增加，NF降低。它定義為輸入信噪比與輸出信噪比之比。放大器本身產(chǎn)生噪聲，使信號(hào)的信噪比下降，造成對(duì)傳輸距離的限制，是光放大器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。a)光纖放大器的噪聲來源EDAF對(duì)信號(hào)放大過程中，亞穩(wěn)態(tài)粒子不僅會(huì)以受激輻射的方式躍遷到基態(tài)，還會(huì)以自發(fā)輻射的方式躍遷到基態(tài)，所產(chǎn)生的光子在沿途又被不斷放大，形成放大的自發(fā)輻射(ASE)，由于ASE在信號(hào)放大期間疊加到了信號(hào)上，它與信號(hào)光相互作用會(huì)產(chǎn)生拍頻噪聲(beat noise)。 在實(shí)際情況中，EDAF用連續(xù)半導(dǎo)體激光器泵浦，而信號(hào)通常不是連續(xù)光。由于光纖放大器從一端泵浦，泵浦功率沿光纖長度減小，因此必須要考慮到泵浦、信號(hào)和原子能級(jí)的軸向變化。當(dāng)w=w0時(shí)，得到放大器的最大增益 (59) c)增益飽和與飽和輸出功率 圖45 小信號(hào)增益G0=30dB時(shí)，單程增益對(duì)輸入光功率的典型依存關(guān)系由于信號(hào)放大過程中消耗了高能級(jí)上的粒子，因而使增益系數(shù)減小。均勻展寬增益介質(zhì)的增益系數(shù)可寫為 (57) 式中g(shù)0是中心頻率w=w0處的小信號(hào)增益。式(44)適用于中心頻率f0=(E2E1)/h處，由于譜線展寬，光增益將隨頻率而變。三能級(jí)系統(tǒng)的增益系數(shù)為 （56） g0是由泵浦強(qiáng)度決定的增益系數(shù)。a) 增益與增益系數(shù)[12] 光纖放大器的目的是提供增益，其增益定義為輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的比值，這些功率以對(duì)數(shù)形式表示時(shí)，增益就能看作是兩個(gè)信號(hào)值之差，增益G的表達(dá)式為: （51）式中Pout，Pin定義為放大器輸出端和輸入端的連續(xù)信號(hào)功率。 工藝流程 項(xiàng)目實(shí)施圖52 EDFA項(xiàng)目實(shí)施過程 制作流程表51 EDFA具體制作流程動(dòng)作名稱所屬工序器件分線模塊配料模塊配料模塊配料配料系統(tǒng)錄入模塊配料器件彎腳模塊組裝 PD/VOA焊接模塊組裝 PCBA組裝模塊組裝 Pump/PD焊接模塊組裝 組裝系統(tǒng)錄入模塊組裝 粘光纖夾模塊盤盒無源光路盤盒模塊盤盒盤盒系統(tǒng)錄入模塊盤盒PUMP測(cè)試模塊盤盒出纖熔接模塊盤盒無源光路測(cè)試模塊盤盒鉺纖熔接模塊盤盒封裝系統(tǒng)錄入模塊盤盒預(yù)定標(biāo)/調(diào)纖模塊測(cè)試預(yù)定標(biāo)系統(tǒng)錄入模塊測(cè)試模塊封裝模塊盤盒封裝系統(tǒng)錄入模塊盤盒老化模塊測(cè)試預(yù)定標(biāo)系統(tǒng)錄入模塊測(cè)試通光測(cè)試模塊測(cè)試拍照確認(rèn)模塊測(cè)試盒蓋安裝模塊測(cè)試插損回?fù)p測(cè)試模塊測(cè)試常溫測(cè)試模塊測(cè)試單項(xiàng)測(cè)試模塊測(cè)試高低溫測(cè)試模塊測(cè)試EEPROM 寫入模塊測(cè)試預(yù)定標(biāo)系統(tǒng)錄入模塊測(cè)試連接器端面檢查模塊測(cè)試測(cè)試系統(tǒng)錄入模塊測(cè)試模塊FQC模塊包裝包裝系統(tǒng)錄入模塊包裝模塊包裝１模塊包裝模塊包裝２模塊包裝模塊終檢模塊包裝包裝系統(tǒng)錄入模塊包裝 關(guān)鍵測(cè)試架構(gòu)圖53 模塊測(cè)試圖1圖54 模塊測(cè)試圖2 增益與噪聲系數(shù)控制 增益控制光纖放大器的增益可以區(qū)分為兩種情況，即小信號(hào)增益和飽和增益。能滿足此要求的公司也不多，德國的Micropelt公司是一個(gè)代表。如果在應(yīng)用中需要的制冷或加熱量較大，可以使用多級(jí)半導(dǎo)體致冷器，對(duì)于常年運(yùn)行的設(shè)備，增大致冷元件的對(duì)數(shù)，盡管增加了一些初成本，但可以獲得較高的制冷系數(shù)。重?fù)诫s的N型和P型的碲化鉍主要用作TEC的半導(dǎo)體材料，碲化鉍元件采用電串聯(lián)，并且是并行發(fā)熱。為了取得這一工作點(diǎn)，就需要在 PID 的正端設(shè)置一可調(diào)電壓，使得溫控電路的輸出提供給半導(dǎo)體制冷器的電流產(chǎn)生的制冷效應(yīng)正好可以使半導(dǎo)體激光器工作在所予置溫度。當(dāng)溫度傳感器將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化輸出后與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得出誤差信號(hào)輸入到PID（比例積分微分）調(diào)節(jié)器，在經(jīng)過PID調(diào)節(jié)器的校正放大后，控制電流調(diào)節(jié)電路，送到半導(dǎo)體制冷器，控制半導(dǎo)體制冷器以降低泵浦激光器的溫度。 溫控系統(tǒng) 溫控電路功能半導(dǎo)體激光器在正常工作情況下，其工作電流使半導(dǎo)體激光器發(fā)熱，溫度升高。b）峰值波長，輸出功率最大處對(duì)應(yīng)的波長稱為峰值波長。當(dāng)A端的電壓低于基準(zhǔn)電壓以后，運(yùn)放輸出為高電平，T導(dǎo)通，從而使得JC斷開，對(duì)LD的短路保護(hù)取消，A端負(fù)電壓逐漸減小，高于基準(zhǔn)電壓，運(yùn)放輸出又為低電位，T關(guān)閉，JC關(guān)閉，短路保護(hù)重新啟動(dòng)。d）LD電源開、關(guān)瞬態(tài)保護(hù)裝置控制電路如圖46，繼電器JC為常閉觸點(diǎn)，A端即為緩啟動(dòng)電路中的輸出端}R:觸點(diǎn)處提供基準(zhǔn)電壓。加入C2則是為了防止可變電阻滑動(dòng)端在滑動(dòng)過程中接觸不良，從而引發(fā)浪涌造成損害。當(dāng)J斷開后，C5上的電壓因?yàn)榉烹姸档?，A點(diǎn)的電壓也緩緩降低至0，此時(shí)稱為緩關(guān)斷。a）濾波與緩啟動(dòng)(關(guān)斷)電路的設(shè)計(jì)圖43 濾波與緩啟動(dòng)電路圖圖43為其電路設(shè)計(jì)原理圖。浪涌是一種瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)力脈沖，由于電路本省的非線性有可能高于電源本身的脈沖，使半導(dǎo)體激光器短時(shí)間內(nèi)承受電壓而使PN節(jié)擊穿。光電探測(cè)器作為完成光/電轉(zhuǎn)換的探測(cè)器件，其響應(yīng)度、相應(yīng)波長、響應(yīng)時(shí)間和響應(yīng)帶寬等參數(shù)是影響其轉(zhuǎn)換效率的重要特性。在P區(qū)和N區(qū)分別出現(xiàn)附加的電子和空穴，并分別積累正負(fù)電荷。4 EDFA監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)EDFA的監(jiān)控系統(tǒng)是通過提取輸入EDFA的光功率和輸出EDFA光功率，然后計(jì)算光功率的增益等參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算這些參數(shù)與預(yù)設(shè)參數(shù)值的偏差，然后根據(jù)偏差調(diào)節(jié)泵浦激光器的泵浦功率大小，最終實(shí)現(xiàn)EDFA增益等參數(shù)的監(jiān)控。泵浦內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖33： 圖33 泵浦內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 EDFA的數(shù)學(xué)模型高能態(tài)亞穩(wěn)態(tài)泵浦光子信號(hào)光子信號(hào)光子受激輻射光子Er3+圖33 EDFA基本原理圖我們采用速率方程來描述上下能級(jí)間粒子的受激吸收、受激輻射及自發(fā)輻射，并采用光傳輸方程來描述EDF 中光強(qiáng)分布。根據(jù)摻鉺光纖(EDF)的吸收光譜特性，可以采用不同波長的激光器作為泵源，如：Ar2+激光器（514nm）、倍頻YAG（532 nm）、染料激光器（665nm）及半導(dǎo)體激光器（807nm、980nm、1480nm）。一般多采用多層介質(zhì)膜型帶通濾波器，要求通帶窄，在1nm以下。放大器發(fā)出的寬帶ASE輻射將產(chǎn)生自發(fā)輻射自發(fā)輻射拍頻噪聲。同時(shí)輸入和輸出端插入光隔離器也為了防止連接點(diǎn)上反射引起激光振蕩，抑制光路中的反射光返回光源側(cè)，從而既保護(hù)了光源又使系統(tǒng)工作穩(wěn)定。我要防止反射光返回放大器中，一致引起EDFA的NF增加，如果增益很高，甚至可以引起EDFA的光激射。WDM主要有兩種形式：980nm/1550nm 或1480nm/1550nm，一般為光纖熔錐型。帶尾纖的光柵基三端口WDMs器件可以實(shí)現(xiàn)這一耦合功能，能得到40dB的反射損耗。在EDF 中摻入適量的鋁元素，使鉺離子在EDF 中分布更均勻，從而獲得平坦的寬帶增益譜。基質(zhì)的影響有二：其一是導(dǎo)致斯塔克分裂使能級(jí)出現(xiàn)亞結(jié)構(gòu)；其二是能級(jí)展寬，展寬的機(jī)理有基質(zhì)電場(chǎng)擾動(dòng)展寬和聲子展寬，基質(zhì)擾動(dòng)展寬屬于非均勻加寬，聲子展寬屬于均勻加寬。如果纖徑小，于是在常規(guī)光纖和摻鉺光纖之間就存在失匹配，引起信號(hào)和泵浦光的損耗。3 EDFA的結(jié)構(gòu)模型 系統(tǒng)組成EDFA 的基本結(jié)構(gòu)如圖31所示：輸入PIN泵浦源輸出PINEDFA輸出光接口輸入光接口光學(xué)模塊溫度傳感器背板插頭A / DD / A泵浦源溫控C P URS232接口BCT電源177。在這方面半導(dǎo)體放大器十分好。所以需要用其它更易溶于硅中而尺寸和鉺離子相似的物質(zhì)，幫助在光纖的芯區(qū)摻雜進(jìn)更多的鉺。這些帶寬與可能被吸收的或從一個(gè)給定的能級(jí)發(fā)射的波長展寬有關(guān)，這就使得多模，多波長二級(jí)管激發(fā)器發(fā)的光被吸收。對(duì)于各種可能的波長的吸收并非一樣強(qiáng)，光子被吸收的趨勢(shì)是嚴(yán)格地由鉺離子和光子的相互作用截面積決定。一旦載流子處于第一激發(fā)態(tài)，它有很長的壽命（10ms左右）。不同的波長既可引起基態(tài)吸收（GSA），也可引起激發(fā)態(tài)吸收(ESA)。因?yàn)榉糯笃鞯妮敵霰恢苯訖z測(cè)的，所以主要的品質(zhì)因數(shù)是高增益和底放大器噪聲。在線放大器以級(jí)聯(lián)的方式存在，一個(gè)給定的放大器的輸出信號(hào)和噪聲經(jīng)過放大器之間線路的衰減后又輸給后面的放大器。因?yàn)檩斎氲焦β史糯笃魃系男盘?hào)一般是大的（），對(duì)功率放大器來說，重要的參數(shù)將是最大飽和輸出功率，而未必是絕對(duì)增益。光放器可能比再生中繼器價(jià)格更低廉和更可靠。它先對(duì)光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，然后利用它自己內(nèi)部的激光器再將檢測(cè)到的信號(hào)作為一個(gè)信息號(hào)發(fā)射出去。此外，對(duì)于一個(gè)給定的系統(tǒng)，放大器的設(shè)計(jì)，輸入?yún)?shù)和其在信道中的位置都必須最佳化。各種放大器需要一定形式的外功率源以提供放大所需的能量。事實(shí)上，通信中很多相關(guān)的最新進(jìn)展（如孤子系統(tǒng)及廣域和廣播多通道系統(tǒng)）可追溯到與光放大器的結(jié)合。在EDF中摻鋁，改變鉺的放大能級(jí)分布，擴(kuò)展可放大的頻帶。目前，一個(gè)大功率EDFA一般都有三個(gè)或更多的泵浦級(jí)，到2004年時(shí)，估計(jì)這個(gè)數(shù)目還要翻一番。%，,比典型C波長的4 6%小，噪聲系數(shù)比C的大1dB,泵浦轉(zhuǎn)換效率PCE低2dB。因此，研制轉(zhuǎn)向L波長EDFA，增加現(xiàn)