现代广播电视网络中的光纤传输技术(3)

《现代广播电视网络中的光纤传输技术(3)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、中国有线电视·技术交流现代广播电视网络中的光纤传输技术（!）!刘志学（河南省鹤壁市广播电视发射中心"#$%%%）!徐化卿（河南省广播电影电视局网络公司"#%%%$）（上接第&&期）（!）掺铒光纤在(#!756波长上的激光过程属于"’&掺铒光纤放大器的工作机理三能级激光系统，因此，可用简化的三能级系统对其进（(）掺铒光纤放大器的工作原理与半导体激光器行理论分析，如图(#所示。的激射原理类似，都是激活介质中形成粒子数反转分当一定功率的泵浦光注入到掺铒光纤中时，如果布，再经过受激辐射而产生光放大，只是不需要产生反泵浦光的光子能量等于激发态!

2、!与基态!(之差，馈和选频作用的光学谐振腔。图($给出了)*+&光纤!!,吸收泵浦光之后，从基态!跃迁到!。但激发-(!中!!,电子能级图。-态!!是不稳定的，它会通过非辐射跃迁的形式跃迁到寿命较长的亚稳态能级!&上。（"）根据泵浦光与输入信号光的相对位置不同，./01的泵浦方式可分为!种方式：同向泵浦、反向泵浦、双向泵浦。在掺铒光纤中，传输的光功率包括信号光、泵浦光和放大的自发辐射光。自发辐射光在掺铒光纤中传输时得到放大，形成放大的自发辐射（1).），构成了./901的输出噪声光功率，它引起放大器的自饱和，限制了放大器增益的进一步提

3、高。可以用数值求解方法（龙格:库塔法），利用初始条件对./01光功率速率图($方程进行精确求解，对其性能进行理论分析。（&）在)*+受主杂质中，!!,能级受到非晶态的&-"’!掺铒光纤放大器主要技术参数之间的关系影响，能级发生展宽。./01中的光子吸收和荧光发./01的性能技术参数主要有放大器增益"、饱射分别发生在下列能级之间。和输出功率#;<=和噪声系数$%，它们都是泵浦功率吸收过程：#>、输入信号光功率#;和掺铒光纤长度&的函数。""243（&对应$%%56波长）"’!’(泵浦功率#>与放大器增益"和噪声$%的关从基态"2(#3&

4、"{""2((3（&对应4$%56波长）系""2(!3（&对应("$%56波长）（(）泵浦功率增大，./01的增益"增加。因为随荧光反射：从激发态"2(!3&""2(#3&（对应于着输入泵浦功率增加，掺铒光纤各部分的!!-,粒子数(#!756波长）反转增加，参与激光过程的!!-,增多，受激辐射增强，对应于"2(!3&到"2(#3&之间的跃迁，在泵浦方所以信号增益"增大。当泵浦功率增加到一定程度面，可以有7#%56、$%%56、4$%56、("$%56等多种波后，泵浦速率和受激辐射速率逐渐趋于平衡，增益上升长，它们均能在(#!756波长

5、上产生激光过程。由于幅度变化缓慢趋于平坦。4$%56波长以下的泵浦存在着较强的受激态吸收，泵#>:#=@浦效率很低，而且，4$%56、("$%56波长的大功率激"?#,#·’%（7）>=@光二极管（8/）均已商业化。因此，常采用4$%56和其中：#=@为泵浦功率阈值，’%为与掺杂浓度和吸收截("$%56两种泵浦方式。面等参量有关的常数。!!万方数据中国有线电视·技术交流（!）在设计掺铒光纤长度范围内，实验得出结论，*BB+$F的信号。掺铒光纤放大器的增益（!"#$）随泵浦功率（"%）的增加<8;8!放大器增益!、噪声系数#$与掺铒光纤

6、长度而增大，其噪声系数（#$）随"%的增加而减少。但是，)的关系当"%增加到一定值后，增益（!"#$）趋于饱和，#$也趋（*）放大器增益!随着掺铒光纤长度的增加存在于一定值。一最大值（增益饱和现象），即存在一最佳长度).%0，对当泵浦功率（"%）增加到一定程度，掺铒光纤中下应最大增益!F"G。这是因为随着掺铒光纤长度)增能级的铒离子已经基本上全部被激励到上能级，继续大，输入信号光所消耗的泵浦光越多，信号也就越大。增加"%对粒子数反转贡献不大，所以，增益（!"#$）趋当掺铒光纤长度超过最佳长度).%0时，掺铒光纤中没于饱和，这与公式（&

7、）相吻合。有足够的泵浦功率激发反转以提供信号光的放大，由!"#（$’(）)*+,（-./0%/01#$%/0）（2）于受激态吸收还会使信号光被掺铒光纤重新吸收，从式中：./0%/0———输出光功率；而导致增益下降。#$%/0———输入光功率。在泵浦功率一定的情况下，随着掺铒光纤长度)另外的增加，泵浦功率逐渐降低，自发辐射相应也就增加，#（$’(）)*+,（-"3451%!!"#$&+）（&）噪声系数#$相应增大。正向泵浦、双向泵浦方式的式中："345———放大自发辐射（346）功率；噪声系数优于反向泵浦方式的噪声系数。%———普朗克常

8、数（%)787!79*+:;<=·>）；（!）实验结果证明，当泵浦功率（"%）较高时，掺铒!———346的光频率；光纤放大器的输出光功率（*/0%/0）、增益（!"#$）和噪声&+———光滤波器带宽。系数（#$）都随掺铒