EDFA性能参数的研究和测试.doc

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1、通信与信息技术公共实验中心光通讯与光信息技术与系统实验平台实验指导说明书（四）实验名称：光纤放大模块分析实验2005.6一、实验名称：光纤放大模块系统分析实验二、实验类型：开放性三、实验学时：3学时四、实验对象：研究生五、实验目的：了解和掌握光纤放大器的工作原理和构成光纤放大器所需的最基本组成部分；了解光放大器的性能指标及主要设计参数对性能的影响。六、实验内容：掌握软件使用方法（见附件）。通过构建光放大器模型并进行仿真分析，了解和掌握构成一个光放大器的工作原理和所需的最基本组成部分，了解光放大器的性能指标及各项参数。七、实验设

2、备：PC机,OptiSystem4.0八、实验原理：1．EDFA系统的基本组成使用铒离子作为增益介质的光纤放大器称为掺铒光纤放大器(EDFA)。这些铒离子在光纤制作过程中被掺入纤芯中，使用泵浦光直接对光信号进行放大，提供光增益。它包括掺铒光纤和高功率泵浦源，作为信号和泵浦光复用的波分复用器（WDM），以及为了防止光反馈和减小系统噪声在输入和输出端使用的光隔离器。掺铒光纤放大器的结构因泵浦方式不同而不同，目前主要有同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦方式。图4.1正向泵浦系统框图2．EDFA的主要指标(1).增益特性增益特性代表了放大器

3、的放大能力，定义为输出功率与输入功率之比。对于EDFA，其增益大小与多种因素如光纤中的掺铒浓度、泵浦光功率、光纤长度、泵浦光的波长等因素有关。(2).噪声系数由于放大器中产生自发辐射噪声，使得放大后的信噪比下降。信噪比的劣化用噪声系数表示。它定义为输入信噪比与输出信噪比之比:(3).放大器带宽放大器的放大作用有一定的频率范围。定义在小信号情况下，增益低于峰值小信号增益3dB的频率间隔为放大器的带宽。(4).饱和输出增益在泵浦功率一定的情况下，当信号功率接近饱和输入功率时，放大倍数会随着减小。定义当放大器增益减小为峰值增益的一半

4、时，对应的输出功率就叫饱和输出功率。九、实验步骤与结果：搭建如图4.2所示系统，双击空白页面，改变全局变量Simulation/Sequencelength为32，Samplesperbit为32，Signal/Iterations改为6。设置totalsweepiteration为20。所用器件为1．Default/TransmittersLibrary/OpticalSource/CWLaser2．Default/TransmittersLibrary/OpticalSource/PumpLaser3．Default/Am

5、plifiersLibrary/Optical/EDFA/ErbiumDopedFiber4．Default/PassivesLibrary/Optical/Isolator/IsolatorBidirectional5．Default/PassivesLibrary/Optical/Couplers/PumpCouplerBidirectional6．Default/ReceiversLibrary/Photodetectors/PhotodetectorPIN7．Default/VisualizersLibrary/Opt

6、ical/DualPortWDMAnalyzer8．Default/VisualizersLibrary/Optical/OpticalSpectrumAnalyzer9．Default/ToolsLibrary/OpticalDelay10.Default/ToolsLibrary/OpticalNull图4.2本实验需要用到的器件基本参数初始设置如下：元件参数大小单位激光器（CWLaser）Power-20dBmFrequency1550nm泵浦激光器（PumpLaser）Power100mW掺铒光纤（ErbiumDope

7、dFiber）Length7m(1)EDFA的增益频谱将CW激光器（CWLaser）的参数Frequency设为Sweep模式，使其从1520到1570线性递增。运行系统后在Report里DualPortWDMAnalyzer下的result里分别得到增益系数Gain1和噪声系数NoiseFigure1与信号频率Frequency的关系。在Gain—Frequency图和NoiseFigure—Frequency图上读出以下数据：峰值增益：_________36_________dB；峰值增益波长：___1532_______

8、____nm；3dB带宽：___________nm（波长_________nm至_________nm。）；3dB带宽内的噪声系数范围：__________dB至___________dB。(2)增益饱和特性将参数改为初始值（即将CW激光器Frequency参数设为norm