光放大器原理分類及特點(diǎn)(參考版)
2025-05-10 22:50本頁面
【正文】 本單元結(jié)束！ 謝 謝！ 。 ? 電激勵(lì)。 3. 簡單介紹 SOA,FBA ? 有動(dòng)態(tài)波長轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，在全光網(wǎng)中用于交換。 ? FRA的應(yīng)用，與 EDFA聯(lián)合使用。 2. 主要講解 FRA ? 放大機(jī)理受激拉曼散射，基本結(jié)構(gòu)與 EDFA相同。 ? 增益，噪聲。 光纖放大器主要特點(diǎn)對(duì)比 ED F A F RA S O A 帶寬范圍 1530 1600 1290 1660 1300 1600 增益介質(zhì) 摻鉺光纖 傳輸光纖 半導(dǎo)體 材料 泵浦光功率 低 高 無 作用距離 短 長 短 偏振敏感 否 是 是 噪聲指數(shù) 低 低 高 增益系數(shù) 高 中 低 動(dòng)態(tài)波長轉(zhuǎn)換 無 無 有 小結(jié) 1. 重點(diǎn)講解 EDFA，包括其工作原理、結(jié)構(gòu)特性、性能指標(biāo)、各種應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)。光纖中受激拉曼散射發(fā)生在 前向 ，而受激布里淵散射發(fā)生在 后向 。 ? 受激布里淵散射與受激拉曼散射在 物理本質(zhì) 上稍有差別。 FBA ? FBA的放大原理 利用強(qiáng)激光與光纖中的分子振動(dòng)相互作用產(chǎn)生的 。帶寬寬、飽和功率高，因此使用更為廣泛。容易制作，但光信號(hào)增益對(duì)放大器溫度及入射光頻率變化都很敏感。 SOA的分類 解理面構(gòu)成諧振腔，自然反射率達(dá) 32%。不僅可用于光放大器的有益選擇方案，還可促成 1310nm窗口 WDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) ； 動(dòng)態(tài)波長轉(zhuǎn)換 。 ： 半導(dǎo)體光放大器的機(jī)理與激光器類似，都是利用受激輻射對(duì)進(jìn)入增益介質(zhì)的光信號(hào)進(jìn)行直接放大 。 (3)對(duì)偏振敏感 。分立式幾瓦到幾十瓦，分布式幾百毫瓦； EDFA只有幾十毫瓦。 (6) 拉曼放大的作用時(shí)間短 ，為飛秒 (1015s)級(jí)，可實(shí)現(xiàn)超短脈沖的放大。 FRA的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) FRA具有以下優(yōu)點(diǎn)： (4) 拉曼增益譜比較寬 ，如果采用多個(gè)泵浦源，則可容易地實(shí)現(xiàn)寬帶放大。特別是當(dāng)采用分布式拉曼放大，光纖中各處的信號(hào)光功率都比較小，從而可降低各種光纖非線性效應(yīng)的影響。 FRA的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) FRA具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 更寬的頻段提供放大 ，增益波長由泵浦光波長決定，只要泵浦源的波長適當(dāng)，理論上可以得到任意波長的信號(hào)放大，為波分復(fù)用進(jìn)一步增加容量拓寬了空間。 FRA的性能 分布式拉曼放大器經(jīng)常與 EDFA混合使用 ，其等效總噪聲指數(shù)為 F=FR+FE/GR 式中： GR和 FR分別是 DRA的增益和噪聲指數(shù)； FE是 EDFA的噪聲指數(shù)。 典型的拉曼放大器增益曲線 FRA的性能 EDFA的增益帶寬只有 80nm。頻差小 ,增益大， 與泵浦光的 功率 有關(guān)。 EDFA具有高增益、低成本的特點(diǎn)。 式拉曼放大器的應(yīng)用 與 EDFA一樣集中放大，通常用于 EDFA無法放大的波段 FRA的系統(tǒng)應(yīng)用 分立式拉曼放大器的應(yīng)用 DCF色散補(bǔ)償型光纖； CEDFAC波段 EDFA 拉曼泵浦 (50W) FRA的系統(tǒng)應(yīng)用 式拉曼放大器（ DRA）的應(yīng)用 在 WDM系統(tǒng)的每個(gè)傳輸單元中，在輸入端 注入反向拉曼泵浦，信號(hào)將沿光纖實(shí)現(xiàn)分布式拉曼放大，可以降低入射功率并保持一定的信噪比。 主要作為高增益、高功率放大， 介質(zhì)通常是 色散補(bǔ)償光纖或高非線性光纖 ，比較 短 ，一般 10km以內(nèi)； 泵浦源功率 幾瓦到幾十瓦。 主要作為傳輸光纖損耗的分布式補(bǔ)償放大， 傳輸?shù)?普通光纖 作增益介質(zhì)，傳輸距離比較 長 ，可達(dá) 100km左右； 泵浦源功率 幾百毫瓦；所以光纖中各處的信號(hào)光功率都比較小，從而可降低各種光纖 非線性效應(yīng)的干擾。 ? 多個(gè)泵浦激光器擴(kuò)展放大帶寬。傳輸光纖本身作為增益介質(zhì)。 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) 思考題：拉曼放大器與受激輻射的 光放大器工作原理有何不同？ 動(dòng)頻率，而受激輻射放大的光波長與泵浦光頻率無關(guān)。 并使弱信號(hào)波長置于泵浦光的拉曼增益帶寬內(nèi)， 當(dāng)泵浦功率增加到一定值時(shí)，光纖呈現(xiàn)非線性，出現(xiàn)受激發(fā)拉曼散射，弱信號(hào)即可被放大。 波長 光功率(dB) 1550nm 1450nm 光纖 (b)有泵激光的 1550nm傳輸 1450nm 1550nm 如果光纖中同時(shí)存在兩個(gè)光束，會(huì)發(fā)生受激拉曼散射。 大量試驗(yàn)得到石英光纖的斯托克斯頻移 Ω(拉曼增益帶寬 )為 。 拉曼散射基本原理 ：在許多非線性光學(xué)介質(zhì)中， 高能量（波長較短）的泵浦光散射，將一部分入射功率轉(zhuǎn)移給另一較低頻率的光波，這個(gè)低頻與高頻相比的偏移量由介質(zhì)的振動(dòng)模式?jīng)Q定。 ? EDFA+拉曼放大器，是目前的通信系統(tǒng)中比較成熟的一種方式。 ? 光纖拉曼放大器 (Fiber Raman Amplifer， FRA)可以用于其它波段的放大 ,通過適當(dāng)改變泵浦激光波長，就可以達(dá)到在任意波段進(jìn)行寬帶光放大 。 在 WDM系統(tǒng)中需要采用特殊的手段來進(jìn)行增益譜補(bǔ)償。 換用不同基質(zhì)的光纖時(shí)，鉺離子能級(jí)也只能發(fā)生很小的變化，可調(diào)節(jié)的波
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