光传输系统运行与维护贾璐第3章节光纤通信系统用元器件光放大器

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1、光放大器的重要性影响：光放大器最重要的意义在于促使波分复用技术(WDM)走向实用化、促进了光接入网的实用化历史：以1989年诞生的掺铒光纤放大器(ErbiumDopedFiberAmplifier,EDFA)代表的全光放大技术是光纤通信技术上的一次革命动机：解决电中继器设备复杂、维护难、成本高的问题DavidPayne尚辅网http://shangfuwang.com/波分复用系统中的光电中继光接收机光发送机滤波、去噪、恢复、整形；尚辅网http://shangfuwang.com/宽带宽的光放大器可以对多信道信号同时放大，而不需要进行解复用，光放大器的问世推动了DWDM技术的快速发展

2、。光放大器整形能力较差，在长途干线上需与光电中继器结合使用！采用光放大器的中继方法OpticalAmplifiers尚辅网http://shangfuwang.com/1、光放大器在现代光纤通信系统中的应用光纤通信中用光纤来传输光信号。光纤的中继距离受限于光纤的损耗和色散。就损耗而言，目前光纤损耗典型值在1.31μm波段为0.35dB/km左右，在1.55μm波段为0.25dB/km左右。以1989年诞生的掺铒光纤放大器(ErbiumDopedFiberAmplifier，EDFA)代表的光放大器技术可以说是光纤通信技术上的一次革命。光放大器在光纤通信系统目前最重要的应用就是促使了波

3、分复用技术(WavelengthDivisionMultiplexing，WDM)走向实用化。光放大器还将促进光孤子通信技术的实用化。光孤子通信是利用光纤的非线性来补偿光纤的色散作用的一种新型通信方式。2、光放大器的发展史光放大器的发展最早可追溯到1923年A·斯梅卡尔预示的自发喇曼散射。1928年印度加尔各答大学的喇曼观测到自发喇曼效应。尚辅网http://shangfuwang.com/这几种类型的光放大器的工作原理和激励方式各不相同。(3)传输光纤放大器；其中有受激喇曼散射(StimulatedRamanScattering，SRS)光纤放大器、受激布里渊散射(Stimulat

4、edBrilliouinScattering，SBS)光纤放大器和利用四波混频效应(FWM)的光放大器等。(2)掺杂光纤放大器；就是利用稀土金属离子作为激光工作物质的一种放大器。3、光放大器的分类光放大器按原理不同大体上有三种类型。(1)半导体激光放大器；其结构大体上与激光二极管(LaserDiode，LD)相同。尚辅网http://shangfuwang.com/(2)受激辐射(1)能量注入光放大器的工作原理光放大器与激光器的区别是正反馈机制的有无？尚辅网http://shangfuwang.com/MarketforOpticalAmplifiers尚辅网http://shang

5、fuwang.com/本章主要内容光放大器的原理与一般特性半导体光放大器掺铒光纤放大器光纤喇曼放大器尚辅网http://shangfuwang.com/光放大器的原理与一般特性光放大器的原理基本原理：通过受激辐射或受激散射原理实现对入射光信号的放大，其机理与激光器完全相同。基本结构：光放大器在结构上是一个没有反馈或反馈较小的激光器。增益系数与光频率、光强有关！对于增益介质为均匀增宽的二能级系统，其增益系数可写为尚辅网http://shangfuwang.com/光增益谱宽与带宽在小信号放大时，增益系数为增益带宽定义为增益谱降至最大值一半处的全宽(FWHM)放大器的增益或放大倍数为尚辅网

6、http://shangfuwang.com/在长度为L的放大器中，光信号沿长度逐步被放大，光功率随距离的变化规律:放大器的带宽定义为降至最大放大倍数一半（3dB）处的全宽度,它与介质增益谱宽的关系为尚辅网http://shangfuwang.com/二能级光放大器增益谱及相应介质的洛沦兹增益谱特性放大器的带宽比介质增益谱宽窄得多尚辅网http://shangfuwang.com/增益饱和当P增大至可与Ps相比拟时，g()降低，放大系数G()随信号功率增加而降低，这种现象叫增益饱和。设输入光信号频率位于增益峰值（）处，光功率随距离按下述关系变化利用初始条件：,对上式在放大器长度限内

7、积分，可得放大器增益为定义放大器增益降至最大信号增益一半时的输出功率为饱和输出功率)尚辅网http://shangfuwang.com/放大器增益随输出功率的变化显示出增益饱和特性尚辅网http://shangfuwang.com/放大器噪声所有光放大器在放大过程中都会把自发辐射(或散射)叠加到信号光上，导致被放大信号的信噪比(SNR)降低，噪声降低程度用噪声指数来表示由散粒噪声限制的理想探测器由自发辐射引入的噪声的谱密度几乎是一个常数（白噪声