第十一章光放大器(编辑修改稿)

第十一章光放大器(编辑修改稿)内容摘要：

2. EDFA的带宽 图 gλ曲线 ， 从图中可以看出增益系数随着波长的不同而不同。 EDFA实现宽频带和增益平坦度经过了 3个阶段 ， 如表。 光纤在 200nm带宽 ， 而目前使用的 EDFA增益带宽仅为35nm左右。 图11.9 掺铒离子硅光纤的gλ曲线 放大器噪声 放大器的主要噪声是自发辐射噪声 (ASE)，来源于放大器中介质中电子 空穴对的自发复合。 自发复合导致了与光信号一起放大的光子宽谱背景。 因此，光信号经过放大之后都需要做一个带通滤波，抑制 ASE噪声功率。 信噪比及噪声系数   nsnsnsPD EEEEEEi 2222  信号光和 ASE噪声一同输入到光检测器中进行平方检测，各种频率分量相互拍频： 因此，在光检测器之后，由 ASE 带来的噪声包括 ASE噪声项和 ASE与信号的拍频项，它们可以落在检测器带宽内减低接收机的信噪比。 在检测器之间放置一个光滤波器，可以大幅度降低 ASE噪声的功率。 当放大器增益足够大时，系统热噪声可以忽略；另外，放大的信号功率一般远大于 ASE噪声功率，因此 ASE噪声项一般远小于 ASE与信号拍频项。 在这种条件下，假设检测器前加入光滤波器，那么输出信号的信噪比可以由下式决定：   1, 1212  FNSGnGqBPNSinspinsout 122nnnnsp EDFA的噪声图 泵浦波长 1480 nm、信号波长 1558 nm 同向泵浦 噪声系数 反向泵浦 噪声系数 掺铒光纤放大器的优缺点 EDFA之所以得到迅速的发展 ， 源于它的一系列优点。 (1) 工作波长与光纤最小损耗窗口一致 ， 可在光纤通信中获得广泛应用。 (2) 耦合效率高。 因为是光纤型放大器 ， 易于光纤耦合连接 ， 也可用熔接技术与传输光纤熔接在一起 ， 损耗可降至 ， 这样的熔接反射损耗也很小 ， 不易自激。 (3) 能量转换效率高。 激光工作物质集中在光纤芯子，且集中在光纤芯子中的近轴部分，而信号光和泵浦光也是在近轴部分最强，这使得光与物质作用很充分。 (4) 增益高，噪声低。 输出功率大，增益可达 40dB， 输出功率在单向泵浦时可达 14dBm， 双向泵浦时可达 17dBm， 甚至可达 20dBm， 充分泵浦时，噪声系数可低至 3~4dB， 串话也很小。 (5) 增益特性不敏感。 首先是 EDFA增益对温度不敏感，在 100176。 C内增益特性保持稳定，另外，增益也与偏振无关。 (6) 可实现信号的透明传输，即在波分复用系统中可同时传输模拟信号和数字信号，高速率信号和低速率信号，系统扩容时，可只改动端机而不改动线路。 EDFA也有固有的缺点： (1) 波长固定，只能放大 的光波，换用不同基质的光纤时，铒离子能级也只能发生很小的变化，可调节的波长有限，只能换用其他元素； (2) 增益带宽不平坦，在 WDM系统中需要采用特殊的手段来进行增益谱补偿。 光纤喇曼放大器 光纤喇曼放大器的工作原理 受激喇曼散射主要性质包括： ① 在玻璃介质中参与喇曼散射的是光学声子； ② 在所有类型的光纤中都会发生 ， 但喇曼增益稀疏的形状和峰值与泵浦源的波长和功率有关； ③ 响应时间很短 ， 为瞬态效应； ④ 增益具有偏振依赖性 ， 当泵浦光与信号光偏振方向平行时增益最大 ， 垂直时增益最小 ， 但实际上在非保偏光纤中由于模式混扰的原因而表现为增益无关；⑤ 增益谱很宽 ， 但不平坦。 最大增益频移为 ， 并且可以扩展到 30THz。 光纤喇曼放大器的分类 光纤喇曼放大器可分为两类：分立式喇曼放大器 (Raman Amplifier， RA)和分布式 喇 曼 放 大 器 ( Distributed Raman Amplifier， DRA)。 光纤喇曼放大器的性能 1. 光纤喇曼放大器的增益 在连续波的工作条件下 ， 并忽略泵浦光消耗 ， 光纤喇曼放大器的增益可由下式表示： 式中： gR为喇曼增益系数； Aeff为光纤在泵浦波长处的有效面积； P0为泵浦光功率； α。