基于optisystem的EDFA仿真设计

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1、第26页共26页3摻铒光纤放大器的仿真分析3.1掺铒光纤放大器的增益特性分析3.1.1建立仿真模型建立下图3.1模型，其中信号光源波长为1552.52nm图3.1仿真模型3.1.2泵浦功率对EDFA增益的影响从下图3.2中可看出当泵浦功率小于50mw时增益随着泵浦功率的增加迅速增加，而在100mW以后增益随着泵浦功率的变化不大，那么50mw就是EDEA饱和功率。出现此种现象主要是因为掺铒光纤长度一定时，当泵浦功率超过一定值时，粒子数反转度总是处于饱和状态，所以当泵浦功率增加时，增益变化不大。因此，实际应用中应选择其饱和功率值作为泵浦功率。其中泵浦功率分别

2、为50mw，100mw时，EDFA的增益分别为14.112881dB和17.39838dB。其他数据见下表3.1，通过以下数据描绘出上图，特到功率特性曲线。第26页共26页图3.2泵浦功率对增益的影响表3.1不同泵浦功率下的增益功率mwL=5增益L=3增益L=6增益71020304050607080901001.20032134.43646449.198124211.49060312.99525814.11288115.00103415.73716416.36526416.91300117.398383.59621435.6473179.24296751

3、1.15430412.44292513.40890514.17825114.81546215.35805715.8296216.245753——3.37158648.877282211.33963212.92125414.08430715.0031515.76222816.40848216.97099617.4690843.1.3泵浦波长及位置对EDFA增益的影响在980nm泵浦、泵浦功率为100mw、EDF长度为5m的情况下，反向泵浦要比正向泵浦的增益要大一些，两者相差不多，但反向泵浦的噪声指数大于前向泵浦，所以980nm激光大多数情况都是作为前向泵浦

4、。在相同的泵浦功率条件下和以上采用的参数下，980nm泵浦比1480nm泵浦所得到的增益要大得多。在100mw的泵浦功率下980nm和1480nm前向泵浦条件下：1480nm泵浦的增益小于98Onm泵浦的增益，所以实际中一般采用980nm泵浦。但这是在我们所采用的以上参数下得出的结论，不同类型的掺铒光纤有不同的情况。也有1480nm泵浦比98Onm泵浦增益大的情况。1480nm第26页共26页泵浦不管是前向泵浦还是后向泵浦，噪声指数都比980nm高，这是由铒离子的能级结构决定的，所以1480nm激光泵浦时，要注意噪声指数的变化。噪声变化将在下一节中介绍。

5、不同泵浦方式下的增益，如下图3.3所示，在双向泵浦且波长为980nm泵浦功率都为100mw时的增益最大为20.515013dB。图3.3不同泵浦工作方式下的增益表3.2不同泵浦工作方式下的增益工作方式增益双980双1480前980后1480前1480后980前980后980前1480后148020.51501320.38689820.44121520.44326717.3983917.4093817.89225917.8922463.1.4EDF长度对EDFA增益的影响下图3.4是EDFA的增益谱峰值随掺铒光纤(EDF)长度的变化曲线，其中信号波长为15

6、51nm，前向泵浦，功率分别为50mw，80mw，100mw。由图可看出，在Pm=50mW时，掺铒光纤长度为5m-6m时有最大增益，而当光纤长度大于6m后，增益逐渐减小。这是因为泵浦光激发基态粒子到上能级，通过受激辐射实现光信号放大，当泵浦光沿着EDF传输时，因受激吸收而不断衰减，导致反转粒子数不断减少，当长度超过最佳长度后，泵浦光就不能让信号光得到充分的放大，同时信号光也被吸收，此时增益下降。由下表3.3第26页共26页可以看出，在EDF为5米左右时获得最大增益，为25.048431dB，当EDF增长时，增益减小，通过仿真我们验证了EDFA最佳长度特性

7、。图3.4EDF最佳长度表3.3不同EDF长度下的增益EDF长度/m泵浦功率50mw泵浦功率80mw泵浦功率100mw234567891011121320.65283528.38450231.74636933.25675334.07637634.43085834.28743333.54055232.11047731.84366626.82130326.77128521.20325527.14813633.29774734.13647136.01289336.67608437.00498236.95366736.438828936.39188534.157

8、34634.34551818.97586227.53495232.5939493