集成光電子器件lpl(第六章光放大器)-文庫吧資料
2024-08-29 00:47本頁面
【正文】 : ?理論上可以得到任意波長的增益，前提是需要合適的泵浦源； ?分布或分立放大均能實現(xiàn)； ?使用光纖作為放大介質(zhì)意味著在線放大的可能，可以減少噪聲的積累。 ? 分布式 RFA主要作為傳輸系統(tǒng)中傳輸光纖損耗的 分布式補償放大 ，實現(xiàn)光纖通信系統(tǒng)光信號的透明傳輸，主要用于 和 光纖通信系統(tǒng)中作為多路信號和高速超短光脈沖信號傳輸損耗的補償放大，亦可作為光接收機的前置放大器。通過適當(dāng)改變泵浦激光波長，就可以達到在任意波段進行寬帶光放大，甚至可在 1270～1670nm整個波段內(nèi)提供放大。 ? 高功率二極管泵浦激光器的迅猛發(fā)展，為 FRA的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。 ? 90年代早期， EDFA取代它成為焦點， FRA受到冷遇。 ? 利用 多個不同波長的泵浦源組合 可以 獲得超寬帶 、增益平坦 的 放大器。 ? 無需 利用 摻雜 的 光纖作為 增益 介質(zhì) ，直接使用 傳輸?shù)?光纖 即 可獲得 增益。如研制蹄化物玻璃材料光纖； ? 用增益譜反轉(zhuǎn)的各種無源濾波器補償型，如利用 Bragg光纖光柵、雙錐光纖、周期調(diào)制的雙芯光纖等等； ? 用增益譜反轉(zhuǎn)的各種有源濾波器補償型，如利用集成電光 MZ干涉儀，聲光濾波器； ? 用不同摻雜材料和摻雜量的光纖進行混合組合 EDFA型； ? 對鉺光纖進行周期性彎曲來改變 EDFA的增益譜和噪聲指數(shù)； ? 自引入激射光的增益鎖定控制。 ? 當(dāng)多個波長的光信號通過 EDFA時， 不同信道的增益會有所不同 ，而且這種增益差還會隨著級聯(lián)放大而 累積增大 ，導(dǎo)致某些信道的增益劇增而另一些信道的增益劇減，低電平信道信號的 SNR惡化，高電平信道信號也因為光纖非線性效應(yīng)而使信號特性惡化。 摻鉺光纖放大器的基本特性 23 ? 增益均衡問題 ? 不同信道之間存在強烈的競爭。反向泵浦的噪聲指數(shù)和增益大于正向泵浦，長度越長，這種差別就越明顯。這是因為泵浦光激發(fā)基態(tài)粒子到上能級，通過受激輻射實現(xiàn)光信號放大，當(dāng)泵浦光沿 EDF傳輸時，將因受激吸收而不斷衰減，導(dǎo)致反轉(zhuǎn)粒子數(shù)不斷減少，當(dāng)長度超過最佳長度后，泵浦光就不能讓信號光得到充分的放大，同時信號光也被吸收，此時增益下降。 22 ? 增益隨著 EDF長度的增加先增大，在 達到增益最大值后 ， 增益開始隨著 EDF長度的增加逐漸變小 。 Input signal 1530nm1570nm Amplified output signal Power laser (Pump) 980nm or 1480nm Fiber containing erbium dopant 信號光與波長較其為短的光波 (泵浦光 )同沿光纖傳輸，泵浦光的能量被光纖中的稀土元素離子吸收而使其躍遷至更高能級，并可通過能級間的受激發(fā)射轉(zhuǎn)移為信號光的能量。 20 EDFA中的 Er3+能級結(jié)構(gòu) 鉺離子簡化能級示意圖 吸收泵浦光 快速非輻射躍遷 光放大 受激輻射 產(chǎn)生噪聲 自發(fā)輻射 受激吸收 基態(tài)能帶 泵浦能帶 980nm 1480nm 亞穩(wěn)態(tài)能帶 1550nm ? 泵浦波長可以是 5 650、 800、 980、 1480nm,波長短于980nm的泵浦效率低， 980nm和 1480nm的 LD已經(jīng)商品化 ,因而通常采用 980和 1480nm泵浦 。 摻鉺光纖放大器簡介 18 摻鉺光纖放大器特性 ? 高增益（ 30dB） ? 寬帶（約 100nm） ? 低噪聲（ 4～ 6dB） ? 偏振不敏感 ? 高輸出功率（ 16dBm） 19 EDFA一般由 摻鉺光纖 (EDF)、 泵浦光 (PUMPLD)、光無源器件、控制單元 和 通信接口 五個部分組成。 ? 1994年開始， EDFA進入商用，包括 Corning、 Lucent和JDS Uniphase等許多著名公司 。 ? 1986年，他們用 Ar離子激光器做泵浦源又制造出工作波長為 1540 nmnm的 EDFA。 ASE噪聲 17 摻鉺光纖放大器 ? 以摻鉺光纖為增益介質(zhì)。 ASE噪聲 16 ? 自發(fā)輻射的影響是增加一些起伏到放大后的功率上，在光電探測過程中該功率又轉(zhuǎn)變成電流的起伏。對大多數(shù)實際的放大器 Fn均超過 3dB ，并可能達到 6~8dB。 ?當(dāng)粒子數(shù)不完全反轉(zhuǎn)時， nsp1； 激發(fā)態(tài)的粒子數(shù) 基態(tài)的粒子數(shù) 15 研究發(fā)現(xiàn)，接收機前接入光放大器后，新增加
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