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1、全光通信网光电器件及其最新进展（2）光通信技术OPTICALCOMMUNICATIONTECHNOLOGYVO1.26NO.2中国无线电电子学,电信技术类核心期刊全光通信网光电器件及其最新进展(2)金耀辉曾庆济唐晓东肖石林(上海交通大学宽带光网技术研究开发中心上海200030)摘要对全光通信网中关键光电器件进行综述,并介绍了该领域里一些最新进展情况.关键词全光网波分复用光电器件中图分类号TN15文献标识码A6光放大器目前,主要有两种光放大器:半导体激光放大器和光纤放大器,其中后者又分掺稀土元素和非线性放大器两种.光放大器的特性主要有:增益,增益带宽,增益饱和
2、,噪声指数,放大自发辐射噪声和偏振灵敏度等.6.1半导体放大器半导体激光放大器(SOA)主要有两种,即驻波(谐振式)法布里一珀罗激光放大器和行波激光放大器.SOA的优点是体积小,增益高,频带宽,易于与其它光电子器件集成,并可对ps(10秒)级的光脉冲进行放大;缺点是噪声大,对串扰和偏振敏感,与光纤耦合时损耗大,工作稳定性差,因而应用受到一定的局限.6.2光纤放大器金耀辉男.1971年生.博士研究生2001—07—03收稿掺饵光纤6.2.1掺稀土元素放大器掺稀土元素放大器按工作波段有两类:1300nm范围的掺镨光纤放大器,以及l550nm的掺铒光纤放大器(ED
3、FA),目前光传送网中应用最多的是掺铒光纤放大器(EDFA).它的基本结构如图9.基于石英光纤的EDFA增益谱带宽约30nm,但它增益平坦特性不是很好,通过采用多元素掺杂法,使用均衡光滤波器,采用双芯光纤和采用氟化物光纤等方法可以改善增益平坦特性.采用双增益的并联结构以及碲化物光纤等方法可以实现对c带和L带同时放大的超宽带放大器,3dB平坦增益带宽分别高达84.3mm和76mm和76nm[1.文献[15]报道了一种每信道放大输出功率为+5～+8dBm,饱和输出功率高达26dBm的放大器,适合多信道,长距离DWDM系统.前向泵浦后向泵浦图9掺铒光纤大器结构图光
4、通信技术2002年第2期接收机再生器发射机图lO光再生器的功能框图6.2.2非线性放大器放大器利用光纤中的非线性效应,对光信号进行放大,按原理可分为受激拉曼(SRS)放大器,受激布里渊(SBS)放大器和四波混频(FWM)放大器.SRS常和EDFA组成混合宽带放大器,3dB增益带宽高达lOOnm,覆盖C,L波段_1.7光再生器近年对全光网的透明性已达成共识:即未来光传送网不可能是完全透明的,"半透明"的多厂商开放的光传送网将可能成为发展目标,这种光传送网的核心之一就是光再生器(光收发机).光再生器简单来说就是再生(regenerate),整型(reshape)
5、,定时(retime),特别是比特率透明的3R再生器将是未来光传送网的关键技术.'图1o是一个光再生器(光收发机)的功能框图,它由接收机,发射机,电再生器和管理控制接口四部分组成.日本NEC公司发明了一种宽带与比特率无关的带定时功能的光电再生器_1,这种光电再生器允许光传送网级联,但不影响业务透明性,它将是未来OTN的关键技术.虽然也有文献探讨全光3R再生器,但现阶段比较实用的是电子再生器.8波长变换器由于WDM光网可用的波长数目总是有限的,当相同波长的两个信道选择同一个输出端口时,将出现波长碰撞现象,导致网络通信阻塞.其解决方法是利用波长变换器将～个波长转
6、换为另一个空闲波长,这样不但解决了阻塞问题,而且可以充分利用带宽资源.理想的波长变换器应该具有以下特性]:①对比特率和信号格式透明;②快速的输出波长建立时间;③可以变换短波长和长波长;④适中的输入功率;⑤允许输出波长与输入波长相同(无变换);⑥对输入信号的偏振不敏感;⑦低输出信号啁啾,高消光比,大信噪比;⑧实现简单.波长变换技术可分为3种L】:(1)光/电/光变换,目前在SDH中继器,开放式WDM传输系统的中继器多选用这种方式;(2)基于"光门"技术;(3)基于非线性光混频技术.第1种方式缺乏对比特率和格式的透明性,而且在高速WDM系统中实现成本太高.后两种
7、技术不需要高速电子器件,是全光波长变换.第2种技术又分又增益调制和交叉相位调制.8.1基于光门的波长变换具体实现机制有,基于SOA的交叉增益调制(XGM),交叉相位调制(XPM),非线性光环型镜,具有饱和吸收的半导体激光器等.这类波长变换器的缺点是其透明程度有一定限制,只适合数字信号.8.1.1交叉增益调制图l1是SOA交叉增益调制波长变换器的原理,它的优点是构造简单.但是,它也有一些缺点:消光比小;输入信号功率大;原来波长被放大的高功率信号必需被滤掉;SOA内载流子密度的变化将引起折射率的变化,影响输出信号的相位和脉冲形状;有限增益恢复时间造成信号失真以及
8、在高比特率时,与输出信号模式相关等.8.1.2交叉相
