EDFA,EPFA,TDFA的比较

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1、EDFA,EPFA,TDFA的比较深圳市一通光电有限公司张伟明1前言近年来，包括有线电视在内的光纤通信系统，由于光纤干线的普及，为了适应通信容量的扩大和远距离传输网络高功能化的需要，波分复用（WDM）技术有了新的发展。但在WDM系统中，最有力的关键技术，就是光纤放大器的实用化。众所周知，在光纤线路中，最有影响的指标一是色散，另是衰减损耗。关于色散问题将另外探讨。衰减是指光信号在光纤内传输过程中，产生的光功率损耗而言。衰减量是将每1km产生的损耗，用dB表示之值，例如单模光纤约为0.2dB／km，大约传输15km时损耗达3dB。为了实现远距离的

2、光信号传输，首先在CATV系统中，应用光纤放大器的是工作在光损耗最小的1.5μm波域的掺何光纤放大器（EDFA）。但在通信系统中，由于早期铺设的光纤条件的限制，利用1条光纤传输10GbPS的高速信号比较复杂，但如利用2.5Gbps×4的四波WDM传输，则很容易实现。因此，从90年代后期起WDM的发展，也推动了EDFA的进步。目前，1.5μm的EDFA波域，除了早期的1530～1560nmEDFA之外，还出现了拓宽波域的增益位移（GS）型EDFA（1570～1600nm）。另外，在CATV系统中应用最多的1.3μm波长的单模光纤（SMF）系统中

3、，由于波长色散甚小即使不作色散补偿，也能传输高至10Gbps的优点，一直受到业界的重视。但由于1.3μm的SMF传输损耗较大（一般为0.30dB／km）。所以只适用于近、中距离传输。今后，随着1.3μm的远距离传输需要增加，新问世的1.3μm波域的掺谱光纤放大器（EPFA）也成了业界关心的热点。最近，由于因特网的爆发式增长，为了有效地利用光谱波长资源，在开发太比秒级（1Tbp）的高速信号中，高密度波分复用（DWDM）又称密集波分复用技术的发展，也促进了1.4μm波域的利用。为此目的研制的掺铥光纤放大器（TDFA）的实用化也是业界关心的产品。还

4、有，应用光纤拉曼现象的拉曼光纤放大器，随着WDM技术的应用，又重新抬头，在实现超宽波域达100nm放大方面颇具特点。本文拟就涉及扩展光纤网络容量的各种光纤放大器的现状与发展动向作一综述，以飨读者。2EDFAEDFA是在石英光纤中掺入稀十元素饵（Er）作成的掺饵光纤放大器（ErbiumDopedFiberAmplifier）的缩语。其放大机理是在掺饵的单模光纤中，利用1.47μm的激光器向纤芯中饵元素泵激时，可使1.5μm波长的光信号，产生感应辐射而得到放大。由于EDFA具有增益高（30dB），输出功率高（18dBm）和噪波少、波域宽的特点，在

5、CATV干线和光通信网络中得到了广泛的应用。2.1EDFA的宽带化EDFA早期的产品，虽然工作波域为1530～1550nm，但随着技术的进步，尤其是因掺杂物质的不同，开发出了一系列波域的EDFA。在石英系列的掺饵光纤（EPF）中，再添加铝（AI）元素时，就可改善增益波长特性的平坦度。在WDM系统中，对1.5μm波域传输的波段也有更细的划分法。例如：短波长的S波段为1450～1530nm，中波长的M波段为1530～1570nm（也有称1540～1580nm为C波段的），长波长的L波段为1570～1650nm。在石英系列EDFA中，有采用两级构成

6、并在级间插入增益均衡器（GEQ），用以均衡放大波长特性，来满足WDM的增益波动在1dB以下的。例如在C波段中曾达到了增益22dB，1dB的带宽40nm的指标。为了在长波长波域也能实现宽带放大，也有利用比正常EDFA还长5～6倍的掺饵光纤，使高增益波域移到长波长波域的，此型的指标是在1570～1610nm波域没有GEQ的情况下也能作到增益偏差小于1dB，噪声指数（NF）6dB，只是泵激效率稍低。除此之外，为了扩大波域，除石英玻璃之外，也正在开发氟化物玻璃和跨系列的EDFA，有报告称已经达到了1532～1608nm波域增益20dB，3dB带宽76

7、nm，NF<7dB的指标。至于氟化物EDFA在增益波长特性的平坦性也较好，如果与拉曼光纤放大器并用，有报告称：在波域75nm的宽带中，增益为18dB、NF＜7.4dB，达到了全波域的无缝隙放大的要求。2.2EDFA的大功率化随着波分复用的波长数量的增加，也要求增大EDFA的光输出功率。信号光在中心的纤芯里，以单模（SM）传播，而泵激光则在内包层以多模（MM）传播。泵激光的泵激效率与一般的EDF相比稍低，但由于采用价廉且功率大的980nm多模LD光源具有优势。C波段放大器是用980nm和1480nm泵激构成的EDFA。通过C波段EDFA的输出瑞

8、环行器的C波段信号，受到L波段放大器输入端的光纤布拉格光栅（FBG：FiberBragGrating）1的反射后输出。L波段光则被采用双包层光纤的反射型EDFA进行