光放大器原理分類及特點(diǎn)-文庫吧資料
2025-05-13 22:50本頁面
【正文】 長有限，只能換用其他元素。在波分復(fù)用系統(tǒng)中，同時傳輸模擬信號和數(shù)字信號，高速率信號和低速率信號。對溫度不敏感，在 100℃ 內(nèi)增益特性保持穩(wěn)定。輸出功率在單向泵浦 14dBm，雙向泵浦 17dBm20dBm，充分泵浦時，噪聲系數(shù)可低至 3－ 4dB，串話也很小。 ?頻帶寬 ，可以對多路信號同時放大 波分復(fù)用 ； ?增益高，噪聲低，輸出功率大。 40 EDFA的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： ?工作頻帶 正處于光纖 損耗最低處 (15251565nm)； ?能量轉(zhuǎn)換效率高。 EDFA的系統(tǒng)應(yīng)用 EDFA+WDM結(jié)合可在 寬帶本地網(wǎng) ，特別在電視分配網(wǎng)中得到應(yīng)用。 EDFA的系統(tǒng)應(yīng)用 3. EDFA用作線路放大器 非常適合用在海底光纜，沒有電中繼器的光 電 光過程。 EDFA的系統(tǒng)應(yīng)用 2. EDFA用作功率放大器 放在 光發(fā)射機(jī)之后 用來提升輸出功率，將通信距離延長1020km。即，在光信號進(jìn)入接收機(jī)前，得到放大，以抑制接收機(jī)內(nèi)的噪聲。 ()()inoutnS N RS N RF ? 例：若 EDFA輸入信號為 300uW，在 1 nm帶寬內(nèi)的輸入噪聲功率是 30 nw，輸出信號功率是 60 mW，在 1 nm帶寬內(nèi)的輸出噪聲功率增大到 20uW，計算光放大器的噪聲指數(shù)。 EDFA極低噪聲，成為光纖通信中的 理想放大器 ，是在光纖通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一個重要原因。 ? ?,1 0 l g outinsEsG P dBP?可求出 EDFA的輸出光信號功率為 : mWmWPP EGinso u ts 1 0 010110 102022, ?????inSinPSPinSoutSE PPPPG, 1????? ,得到泵浦輸入功率應(yīng)滿足 由 ? ? ? ? mWmWmWPPP inSo u tSPSinP 1550, ?????? ?? EDFA的重要指標(biāo) 噪聲系數(shù) 噪聲系數(shù) Fn決定于 自發(fā)輻射。 物理意義： EDFA輸出信號能量不能超過注入泵 浦能量 。 泵浦功率 與放大器增益關(guān)系 從泵浦功率和光纖長度兩方面綜合考慮，以達(dá)到所要求的增益標(biāo)準(zhǔn)。 摻鉺光纖長度與放大器增益關(guān)系 對某個確定的泵浦功率存在一個最佳光纖長度，使得增益最大 。 EDFA的重要指標(biāo) 增益 不同泵浦光功率下，當(dāng)光纖長度較短時，增益增加很快；而超過某一長度，增益反而下降。 EDFA的增益通常為 15~40dB。 對于不同摻鉺光纖長度，同向泵浦方式噪聲都最小 。在同樣泵浦條件下， 同向泵浦式 的輸出最低 。使泵浦光在光纖中均勻分布，從而使其增益在光纖中均勻分布。 輸出信號 光隔離器 WDM EDF 光隔離器 輸入信號 泵浦激光器 光濾波器 反向泵浦 EDFA結(jié) 構(gòu)和特性 結(jié)構(gòu) ：可用 多個泵浦源 從 多個方向 激勵光纖。 光隔離器 WDM EDF 光隔離器 泵浦激光器 輸入信號 輸出信號 光濾波器 構(gòu)和特性 結(jié)構(gòu) ：泵浦光與信號光從不同的方向輸入摻鉺光纖，兩者在摻鉺光纖中反向傳輸。輸入泵浦光較強(qiáng)，故粒子反轉(zhuǎn)激勵也強(qiáng)，其 增益系數(shù)大 。 EDFA結(jié)構(gòu) 和特性 結(jié)構(gòu) 同向泵浦 因泵浦源所在的位置不同，分成 同向 、 反向 及 雙向泵浦方式 。 摻鉺光纖 (EDF)和 高功率泵浦光源 是關(guān)鍵器件； 對 泵浦光源（波長通常為 980 nm或 1480 nm） 的基本要求是大功率和長壽命。 光隔離器 置于兩端防止光反射；保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作和減小噪聲。 EDFA結(jié)構(gòu)和特性 結(jié)構(gòu) EDF的增益取決于 Er3+的濃度 、 光纖長度和直徑 以及 泵浦光功率 等多種因素，通常由 實(shí)驗 獲得最佳增益。 LD中受激輻射產(chǎn)生于 pn結(jié)半導(dǎo)體材料中的 有源區(qū) ，其中 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 是在 有源區(qū)導(dǎo)帶和價帶 能級之間 直接 實(shí)現(xiàn)的。 例． EDFA和 LD中都有受激輻射，兩者有何區(qū)別？ 答： EDFA中的受激輻射產(chǎn)生于 整個摻鉺光纖材料 中，其中 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布 是在摻鉺光纖材料的 三能級 結(jié)構(gòu)之間 直接 （泵浦激光 1480nm時）或 間接 （泵浦激光 980nm時）實(shí)現(xiàn)的（最終在能級 E2和 E1之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布）。 實(shí)現(xiàn)光信號放大。 ⑤亞穩(wěn)態(tài)離子，無激勵光子流時，一部分躍遷到基態(tài)； 自發(fā)輻射放大(ASE)導(dǎo)致放大器的噪聲 。 er3+從 亞穩(wěn)態(tài)能帶 → 底端 , 時間長 (10 ms左右 )。 平均壽命 1?s 平均壽命 泵浦波長 放大器帶寬 激發(fā)態(tài) 亞穩(wěn)態(tài) 基態(tài) EDFA的工作原理 EDFA的工作過程： EDFA的工作過程 ① 980 nm光子泵浦激光器使 er3+從 基態(tài)→ 泵浦能帶 (激發(fā)態(tài) ) ②受激離子 激發(fā)態(tài)→ 亞穩(wěn)帶 衰變得非常
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