《光通信用放大器》word版

《《光通信用放大器》word版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第四章光通信用放大器半导体光放大器掺杂光纤放大器掺杂光纤放大器主要是利用某些稀土元素的激光特性，使其在信号光的诱导下产生受激辐射对信号光产生放大作用。在光通信网络中掺杂光纤放大器中用得最多的是掺铒光纤放大器，也是本公司的主流产品，所以在以下的章节里，我们将主要介绍掺铒光纤放大器。掺铒光纤放大器（ErbiumDopedFiberAmplifier）从理论上讲我们只须将泵浦光和信号光同时注入掺铒光纤即可产生放大作用，但实际应用中必须加入其他器件或组件才行。摘要：本文从EDFA入手，分别讲述了隔离器及波分复用器的设计思路，较为

2、详细地讲述了Hybrid的发展、使用，从基本结构分析了Hybrid的设计原理、优势及未来的发展方向。关键词：耦合，隔离，Hybrid 引言：随着90年代EDFA进入商用，以强劲的优势改变系统中光信号需要经过电光转化才可以放大的过程，掺铒光纤放大器的实用化，不仅实现了直接光放大，节省了大量的再生中继器，使得传输中的光纤损耗不再成为主要问题；同时使传输链路“透明化”，简化了系统，成几倍或几十倍地扩大了传输容量，促进了真正意义上的密集波分复用技术的飞速发展，是光纤通信领域上的一次革命。正是EDFA的广泛应用和波分复用的日益成熟

3、的进入商用，加速了使用于EDFA设计的器件的快速发展，使得基础器件的需求增加，推动了集成器件的出现。 EDFA的简介：(Erbium-DopedFiberAmplifier，EDFA)原理分析：掺铒光纤放大器中的核心部件是掺铒光纤，他是以石英光纤为基质材料，同时在纤芯中加入一定比例的稀土元素铒离子（Er3+）当一定的泵浦光信号注入到掺铒光纤中时，在内部形成粒子数反转，当有波长1550nm的光子输入时，发生受激辐射，产生和入射光子同频、同位相、同方向的光子，于是，入射光就得到放大。 EDFA的三种设计思路：1.      

4、同向泵浦：也称为前向泵浦，即泵浦光源与信号光沿同一方向进入掺铒光纤；2.      反向泵浦：也称为后向泵浦，即泵浦光源与信号光沿不同的方向进入掺铒光纤；3.      双向泵浦：泵浦光源从两个相反的方向进入掺铒光纤。 三种泵浦的结构图示分别如下： 如上图：在EDFA设计中，耦合器是将用于泵浦的光源耦合进入掺铒光纤，对光纤中的光信号进行放大处理，隔离器的作用是利用它的光传输的单向性，使得光放大器及光源不受反射光的影响，保障光传输系统中各单元都能稳定工作。 从上面三种泵浦结构图中可以看出，无论采用哪种方式，在EDFA的设计

5、中均会使用到光的基础器件，隔离器和耦合器，而且它们的作用是无可替代的。随着光通信的发展，系统中需要的模块要求更高，高性能、小体积等，于是这种集合了隔离器和耦合器优点的产品—Hybrid应运而生。    Hybrid产品就是在普通的隔离器中进行扩容，增加了波分复用器的核心部件-Filter，使得这种小型的集成器件兼具了这两种器件的功能。它可以完全满足系统和EDFA的使用要求，由于采用了集成，所以就大大降低了成本，减小的EDFA模块的体积。（备注：笔者到目前为止没有找到这种产品的完整中文译名） 原理分析： 1.      隔

6、离器：a） 偏振相关隔离器：在这里仅介绍隔离器中的核心部件的设计原理。它的结构见上述示意图。将起偏器光栅、旋光晶体和检偏器光栅按照图示设计放置，同时一定厚度的旋光晶体，放到具有永久磁性的磁环中，而且使入口处的起偏振器和出口处的检偏振器的光轴方向彼此相差45°。这时，达到检偏振器的入射光，因偏振面旋转了45°，所以能够通过检偏振器。而从检偏振器反射回来的光，按原路到达起偏振器时，因振动面按同一方向又旋转了45°。和原入射光相比，振动面已发生了90°的旋转，正好与起偏器的方向正交，所以不能通过起偏器，这就形成了光的单向传输系

7、统。b)偏振无关的隔离器：            如图示，将双折射晶体和旋光晶体放置于永久性的磁场环境中，如图1，当光信号由正向进入光隔离器时，光束被第一片双折射晶体分为O光和E光，依次通过旋光晶体和另外一片双折射晶体，然后平行射出；如果光由反方向入射，基本光路图为图示2，光信号通过晶体后，发散射出，详细的原理叙述请参考《光无源器件》一书中第六章对光隔离器的详细叙述。 2耦合器（包括波分复用器和功率分配器）：目前主流的产品可分为以下两种设计思路：1）TFF型（ThinFilmFilter）：核心部件采用薄膜滤光片，进行选

8、择性的使用光信号。不过在信道数目的提升上，TFF则因膜层数的等比增加而不易实现。2）熔融拉锥型：将两根光纤在高温下，是纤芯充分靠近，通过拉锥距离和光纤纤芯的靠近程度，将不同的光信号分配到不同的光纤中传输。使用这种方法制造的器件的基础单元为1X2、2X2、1X3、及3X3的产品（能提供单次拉锥1X3及3X3的分路器的厂