论edfa和其在catv系统中应用

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1、论EDFA和其在CATV系统中应用人类在研究无线电波的短波长通讯时，发现了'‘电子运动需要借助于原子中被束缚的电子进行能级跃迁一一激光”。激光技术把无线电电子学的一些现象（特别是非线性现象）引入到光波范围（如：差频、混频、和频），加之激光所能达到的发光强度远远超过了普通光，其成亿万数量级的差别，产生了许多新的技术现象。在当今CATV系统的光纤及光通讯传输领域中，激光技术展示出前所未有和不可代替的技术成就。用光纤来传输光信号，其损耗是限制光纤通信距离的主要原因之一。在CATV系统的光通讯传输领域中，光放大器的应用，避免了光-电-光的转换，配以外调制光发射机，传输距离可超过lOOkmo

2、若用光放大器级连放大，传送距离还可更远。至今为止，人类成功研制的光放大器主要有喇曼光纤放大器、半导体光放大器、PDFA（掺错光纤放大器）、EDFA（Erbium-DopedAmplifier：掺钩光纤放大器）四种。目前，在CATV系统中常采用PDFA和EDFA两种放大器（见表一），喇曼光纤放大器和半导体光放大器，由于有些性能不能满足CATV系统的光纤及光通讯传输要求，故不应用。EDFA是光纤传输技术近十年来最突出的成就之一，是激光通信技术和光纤制造技术巧妙结合的产物，在CATV系统的光纤和光通讯领域中得到了迅速而广泛的应用。如今，EDFA完全替换了PDFA,成为光纤传输系统的主要器

3、件。EDFA噪声和失真特性也都较好，其优越特性主要表现在以下几个方面：1、EDFA的工作波段为1550nm（lnm折合125GHz）,与光纤的最低损耗波段一致，因而可以传输更长的距离。2、EDFA有较高的饱和输出功率，又可作为发射机之后的光功率放大器，以延长无中继传输距离和用作全光连续中继链路，分配更多的光节点数。3、EDFA信号增益频谱很宽，达30nin以上，可用于宽带信号放大，尤其适用于WDM（波分复用）系统，是广播、通讯、数据业务网中理想的放大器件。4、EDFA的噪声特性好，典型的EDFA相对功率噪声Pump为EDFA提供足够的能量，使物质达到粒子数反转分布,从而实现放大作用

4、。我们可以将泵浦光源类比看成电信号放大器中的电源。目前，用于EDFA中的泵浦光源多为LD（LaserDiode：激光二极管或半导体激光器），LD具有体积小、效率高、性能稳定、寿命长等特点。更大功率的泵浦可采用LD泵浦YAG（YttriumAluminiumGarnet：牢乙铝石榴石激光器）晶体产生大功率固体激光。根据Er3+的能级泵浦源波长有多种，如820nm.980nm.1480nm等。在实际中EDFA用得较多的是980nm和1480nm泵浦光源。根据泵浦光源与输入信号光的相对位置的不同，EDFA的结构可分为三种方式，如图3所示。图中(a)为前向泵浦型，(b)为后向泵浦型，(c)

5、为双向泵浦型。前向泵浦是信号光与泵浦光从EDF的输入端输入。后向泵浦方式是信号光与泵浦光从EDF的不同方向输入。双向泵浦方式是采用两个泵浦分别从EDF的头尾两个方向输入。从功率性能上讲，后向泵浦方式和双向泵浦方式的EDFA输出信号光功率大于前向泵浦方式的EDFAo从噪声角度来讲，前向泵浦方式和双向泵浦方式的EDFA性能，优于后向泵浦方式的EDFAo所以，从总体性能上来看，双向泵浦方式的EDFA性能最好。但由于采用两支泵浦光源，结构也较复杂，价格也较高。在具体的工程设计中，应根据实际情况来选定。合波器(波分复用)的作用是将信号和泵浦光合路送入EDFA的EDF中，要求它在信号光和泵浦光

6、波长处的插入损耗都很小，并对光的偏振不敏感。光隔离器对光的传输具有单向性。对正向传输来的光损耗很小，而以很大的损耗抑制反射光，对反射光的抑制一般大于40dB,从而使EDFA不受反射光的影响，以保证EDFA能工作的稳定。一般EDFA中的光隔离器有两只，分别安置在信号光的输入端和EDF的输出端。光滤波器位于EDFA的输出端，其作用是滤除EDFA中的噪声，以提高系统的S/N(SignaltoNoiseRatio：信噪比)。辅助电路部分的CPU微处理器，主要用于监测EDFA中泵浦激光器的工作状态，监测输入、输出光信号的强度，以便调整其工作参数，使EDFA处于最佳工作状态。同时，还具有自动温

7、度控制和自动功率控制等保护功能。还可以通过网络中计算机管理系统，实现人机对话和对EDFA的网络监控功能。EDFA的主要技术参数EDFA的主要技术参数包括增益G、饱和输出功率、噪声系数NF和非线性失真。1、增益G增益G是描述EDFA对信号光放大能力的参数，其定义为：G=10lg(Ps,out4-Ps,in)式中，Ps,in和Ps,out分别表示输入和输出信号光功率。增益G通常为15〜40dBo实际工程应用的EDFA,其增益一般大于lOdBo增益G与EDFA的泵浦强度、输