光纤通信 第五章 光纤线路技术及器件 光放大器ppt课件.ppt

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1、光放大器O/E/OO/E/OO/E/Ol1…lnl1…lnl1l2…lnWDMWDM工作介质泵浦源输出信号光输入信号光光放大器分类掺稀土元素光纤放大器工作介质主要是掺镧系元素（如铒、钕、镨）的玻璃光纤，泵浦源为一般半导体激光器。利用光的受激放大原理对信号光进行放大，如EDFA、PDFA等非线性光学光纤放大器工作介质是常规石英光纤，泵浦源为固体激光器。利用光的受激喇曼放大、受激布里渊放大等，如RA半导体光放大器（SOA）工作介质为半导体材料，泵浦源为电源EDF在石英光纤或氟化物光纤中适量掺入三价的铒（Er）金属元素，就形成EDFA的工作介质—掺

2、铒光纤EDFEDFA的原理EDFA的结构前向泵浦后向泵浦双向泵浦三种泵浦方式的放大器的比较EDFA的泵浦波长1.48m、0.98m、0.807m、0.655m及0.514m选择依据：泵浦效率和光源是否容易获取泵浦效率是指放大器增益与泵浦功率之比，泵浦效率高说明泵浦光功率的转换效率高。0.98m泵浦效率最高，其次是1.48m。1.48m的大功率泵浦源最先研制成功，早期的EDFA普遍使用，目前0.98m泵浦源正在新EDFA产品中逐步取代1.48m泵浦源。光放大器的性能参数增益G：输出信号光功率Pout与输入信号光功率Pin之比

3、的分贝数G=10lg(Pout/Pin)EDFA的增益饱和特性曲线输入功率小时，光放大器的增益为一常数Gs(Gs称为小信号增益)，随着输入光功率的增加光放大器的增益反而减小，称为光放大器的增益饱和现象。增益(Gs-3dB)称为3dB饱和增益。光放大器的最大输出功率常用3dB饱和输出功率Psat来表示。定义为3dB饱和增益所对应的输出信号光功率。EDFA的增益谱有效放大的光信号的频谱范围。ndB谱宽为增益Gsmax-ndB对应的两个光波长之差Dl或(Dn)。商用EDFA的Dl为2~40nm，噪声指数光放大器的噪声指数NF定义为输入信噪比(S/N

4、)in和输出信噪比(S/N)out的商的分贝数EDFA的NF较小，已接近量子极限3dB光放大器的增益G、饱和输出功率Psat以及噪声指数NF还与泵浦情况有关，泵浦强度增大，它们也增大，泵浦强度减小，它们也减小;还和EDF的长度有关光放大器的应用EDFA作为线路中继器EDFA作为接收机前置放大器EDFA作为光发射机的后置放大EDFA作为光无源器件的补偿放大器EDFA的特点可用做数字和模拟系统的中继器可传输不同的码速，在系统增容时，EDFA线路设备可不必改变增益频谱宽，可同时放大多信道中的光信号，适用于波分复用通信（波长透明、速率透明和调制方式透

5、明）结构紧凑，可靠性高，价格低廉EDFA的噪声自发辐射噪声ASEAmplifiedSpontaneousEmissionASE光源一种高稳定、高功率输出的宽带光源。广泛应用于光纤耦合器、隔离器、环形器、光纤光栅、DWDM薄膜滤波器、CWDM薄膜滤波器、AWG等光无源器件的生产与测试。根据光谱覆盖范围可分为C和C+L波段两种。特点：宽光谱输出，覆盖C波段或C+L波段；高输出功率；超高稳定性应用：光纤光栅、DWDM滤波器、AWG、光纤耦合器和其它光纤无源器件产品的生产与测试；光纤传感、光纤陀螺等需要超稳定性光源的场合用于WDM的光纤放大器WDM系

6、统中使用的光纤放大器应具有:低噪声系数高输出功率足够的带宽平坦的增益动态特性：不同波长信道的增益随输入信号光功率变化而产生的动态变化用于WDM的光纤放大器的改进选用EDFA的平坦区域采用增益均衡和增益斜率补偿技术：连接一段掺钐光纤利用光滤波器抑制EDFA增益不平坦：采用与增益谱相反的滤波谱特性的光滤波器来抑制增益不平坦采用掺铝EDFA采用掺铒氟化物玻璃光纤掺铒光纤放大器的监控技术监控系统必须具备监测和控制两大功能。监测主要完成与系统性能有关的参量，包括输入输出信号光功率，泵浦电流、EDFA环境温度等的测量控制功能主要是完成备用器件的切换（如：

7、备用EDFA模块的切换及其他备用电设备的切换等）。告警项目分严重故障告警、一般故障告警和告警显示：无输入信号（严重故障告警）；无输出信号（严重故障告警）；EDFA输出功率超出规定范围（一般故障）；温度超出范围或失去控制---泵浦激光器故障（严重故障告警）泵浦激光器电流超出规定范围（一般故障）；告警处理单元的微处理器故障（一般故障）；光保护的插入/清除（告警显示）；通过监控信道传输FERF（告警显示）；基于泵浦源调制的监控技术EDFA增益调制法：（低速时）利用监控信号对泵浦光进行调制，通过调制光放大器的增益将监控信号叠加在主信号上传输至接收端泵

8、浦源调制+WDM法：（高速时）利用100kHz以上的调制光放大器的增益不敏感性，即泵浦光的调制对主信号传输不产生明显影响的特点，在泵浦源调制后。利用WDM技术使加有