[工學(xué)]光纖通信劉增基版第七章(參考版)
2025-03-25 02:34本頁(yè)面
【正文】 Raman放大的缺點(diǎn) （ 1）增益較低，需要與 EDFA配合使用； （ 2） 泵浦轉(zhuǎn)化效率低，需要瓦級(jí)高功率泵浦激光器 。 ? Disadvantages: ? 泵浦功率高（ 500mW） Raman放大的優(yōu)點(diǎn) （ a）增益譜寬：除了覆蓋常用的 C+L波段，還覆蓋了 S和 S+波段。高功率雙包層拉曼光纖激光器是最佳的泵浦源。（拉曼散射增益具有偏振依賴(lài)性） ? 泵浦波長(zhǎng)至關(guān)重要。 ?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，目前已取得實(shí)用化 光纖拉曼放大器原理簡(jiǎn)介 (2) Properties of Raman Scattering in Fibers 特性： ? 在所有類(lèi)型光纖中都會(huì)發(fā)生 ? 峰值增益頻移 ~13 THz (60100nm) ? 增益具有偏振依賴(lài)性，當(dāng)泵浦光與信號(hào)光偏振方向平行時(shí) 增益最大，垂直時(shí)增益最小為零 ? 增益譜很寬 (125nm)但并不平坦 ?FRA以傳輸光纖作為放大介質(zhì)－ 分布式放大， 從而實(shí)現(xiàn)一種“無(wú)損耗”傳輸（可降低入纖光功率，避免非線性效應(yīng)） 光纖拉曼放大器－ 超低噪聲放大原理 脈 沖 幅 度 z 集中放大 Nonlinear Effects Noise High 分布放大 缺點(diǎn)：泵浦功率大(W),對(duì)光纖損害 . Raman Amplifiers 分布放大 分立放大 機(jī)制：拉曼增益與泵浦波長(zhǎng)相關(guān) 方法：多波長(zhǎng)泵浦 增益：各個(gè)泵浦波長(zhǎng)拉曼增益譜的加權(quán)和（以 dB為單位） 光纖拉曼放大器 － 寬帶放大原理 Ultraflat amplifier 光纖拉曼放大器的泵浦要求 ? 高能量輸出。這種基于 SRS(受激拉曼散射 )機(jī)制的光放大器稱(chēng)為光纖拉曼放大器 FRA。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。 ? 特別是高功率二極管泵浦激光器的迅猛發(fā)展，又為 FRA的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 ? 90年代早期， EDFA取代它成為焦點(diǎn)， FRA受到冷遇。特點(diǎn)：高速、無(wú)損 ? 光信號(hào)處理器件。 行波半導(dǎo)體光放大器 SOA增益偏振相關(guān)性 SOA增益偏振相關(guān)性 SOA增益偏振相關(guān)性 相同結(jié)構(gòu) SOA互相垂直并接，在輸入端采用偏振分束器將信號(hào)分成 TE和 TM偏振信號(hào) ,分別輸入至相互垂直的 SOA，然后將兩只 SOA放大的TE和 TM偏振信號(hào)合成，得到與輸入光同偏振態(tài)的放大信號(hào)。 行波半導(dǎo)體光放大器 ? TW－ SOA與 FP－ SOA的區(qū)別在于端面的反射率大小， TW－ SOA具有極低的端面反射率，通常在 %以下。 ?根據(jù)光放大器端面反射率和工作偏置條件，將半導(dǎo)體光放大器分為： 法布里－珀羅放大器 (FP－ SOA) 行波放大器 (TW－ SOA) 多峰值、帶寬窄，不適合通信系統(tǒng)應(yīng)用，只可用于一些信號(hào)處理。 光放大器 光放大器概述 摻鉺光纖放大器 EDFA 半導(dǎo)體光放大器 SOA 光纖拉曼放大器 FRA 半導(dǎo)體光放大器 SOA R1 R2 I 半導(dǎo)體光放大器示意圖 SOA也是一種重要的光放大器，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于普通的半導(dǎo)體激光器。 方法： 多級(jí)泵浦 22 19 16 輸出功率（dBm） 1540 1570 四、 EDFA的大功率化 (1) EDFA的大功率化 (2) ?=% ?=% 纖芯 內(nèi)包層 外包層 用于制作大功率 EDFA的雙包層光纖結(jié)構(gòu)圖 芯層： 5?m 內(nèi)包層： 50?m 芯層 (摻鉺 )，傳播信號(hào)層 (SM) 內(nèi)包層，傳播泵浦光 (MM) 雙包層光纖 是實(shí)現(xiàn)高功率EDFA的重要技術(shù)，信號(hào)光在中心的纖芯里以單模傳播，而泵浦光則在內(nèi)包層中以多模傳輸。 LD Pump In Out 泵浦控制均衡放大器（電控） EDFA 增益鉗制技術(shù) (2) ? 在系統(tǒng)中附加一波長(zhǎng)信道， 根據(jù)其它信道的功率，改變附加波長(zhǎng)的功率，而實(shí)現(xiàn)增益鉗制。 3. 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， 動(dòng)態(tài)均衡 需要解復(fù)用、光電轉(zhuǎn)換、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)用性受限。 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。 在系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)予以控制 增益鉗制。 寬譜光源 ASE噪聲 ? ? nsnsnso p tPD EEEEEEPi 2222 ???????信號(hào)光和 ASE噪聲一同輸入到光檢測(cè)器中進(jìn)行檢測(cè)，各種頻率分量相互拍頻： 因此，在 PD之后， ASE 帶來(lái)的噪聲包括： ASE噪聲項(xiàng) ASE與信號(hào)的拍頻項(xiàng) 它們落在檢測(cè)器帶寬內(nèi)降低接收機(jī)的信噪比 解決辦法：通過(guò)一個(gè)帶通濾波器
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