第5讲光放大器ppt课件.ppt

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1、第五讲光放大器9/3/20211主要内容一、引言二、光纤放大器的分类☆三、掺铒光纤放大器☆四、拉曼光纤放大器简介9/3/20212一、引言目前研制的光放大器分为:光纤放大器（OFA）和半导体光放大器（SOA）两大类。SOA早期因受噪声、偏振相关性等因素的影响，性能达不到实用要求，但SOA结构简单、适于批量生产、成本低、寿命长、功耗小，还能与其它部件一块集成以及使用波长范围可望覆盖EDFA和PDFA的应用窗口。因此，SOA是进一步研究的重要器件之一。9/3/20213光纤放大器（OpticalFiberAmpler，简写OFA）是指运用于光纤通信线路中，

2、实现信号放大的一种新型全光放大器。根据它在光纤线路中的位置和作用，一般分为:中继放大、前置放大和功率放大三种。同传统的半导体激光放大器（SOA）相比较，OFA不需要经过光电-电光转换和信号再生等复杂过程，可直接对信号进行全光放大，具有很好的“透明性”，特别适用于长途光通信的中继放大。可以说，OFA为实现全光通信奠定了一项技术基础9/3/20214传统再生中继器:光-电-光转换全光放大器:光-光中继,实现光纤通信全光化9/3/20215传统再生中继器:光-电-光转换全光放大器:光-光中继,实现光纤通信全光化比较：再生器色散总清单通路调制比特率特定光放大器

3、色散积累多通路调制比特率通透优点：减少信号多次变换的失真提高系统的可靠性和稳定性9/3/20216二、光纤放大器的分类根据放大机制不同，OFA可分为两大类。1 掺稀土OFA制作光纤时，采用特殊工艺，在光纤芯层沉积中掺入极小浓度的稀土元素，如铒、镨或铷等离子，可制作出相应的掺铒、掺镨或掺铷光纤。光纤中掺杂离子在受到泵浦光激励后跃迁到亚稳定的高激发态，在信号光诱导下，产生受激辐射，形成对信号光的相干放大。这种OFA实质上是一种特殊的激光器，它的工作腔是一段掺稀土粒子光纤，泵浦光源一般采用半导体激光器。9/3/20217当前光纤通信系统工作在两个低损耗窗口

4、：1.55μm波段和1.31μm波段。选择不同的掺杂元素，可使放大器工作在不同窗口。（1）掺铒光纤放大器（EDFA）EDFA工作在1.55μm窗口，该窗口光纤损耗系数低（仅0.2dB／km）。已商用的EDFA噪声低，增益曲线好，放大器带宽大，与波分复用（WDM）系统兼容，泵浦效率高，工作性能稳定，技术成熟，在现代长途高速光通信系统中备受青睐。目前，“掺铒光纤放大器（EDFA）+密集波分复用（WDM）+非零色散光纤（NZDF）+光子集成（PIC）”正成为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。9/3/20218（2）掺镨光纤放大器（PDFA）PDFA工

5、作在1.31μm波段，已敷设的光纤90％都工作在这一窗口。PDFA对现有光通信线路的升级和扩容有重要的意义。目前已经研制出低噪声、高增益的PDFA，但是它的泵浦效率不高，工作性能不稳定，增益对温度敏感，离实用还有一段距离。9/3/202192 非线性OFA非线性OFA是利用光纤的非线性效应实现对信号光放大的一种激光放大器。当光纤中光功率密度达到一定阈值时，将产生受激拉曼散射（SRS）或受激布里渊散射（SBS），形成对信号光的相干放大。非线性OFA可相应分为拉曼光纤放大器（SRA）和布里渊光纤放大器（BRA）。目前研制出的SRA尚未商用化。9/3/202

6、110三、掺铒光纤放大器—概况掺铒光纤放大器（EDFA）是80年代后期发展起来的新型光纤通信产品。它的研制成功，打破了光纤通信传输距离受光纤损耗的限制，使全光通信距离延长至几千公里，给光纤通信带来了革命性的变化，被誉为光纤通信发展的一个“里程碑”。掺铒光纤放大器的工作光谱波段为1530nm至1560nm，与光纤通信的1550nm这个窗口完全匹配。掺铒光纤放大器可以对光信号进行直接光放大，具有增益高、输出功率大、噪声低、响应速度快。对信号的编码格式没有要求等优点，因此在光纤传输系统中有广泛的用途。9/3/202111它可以用作光的功率放大器、中继放大器和

7、前置放大器，可以用于数字的和模拟的光纤通信系统，CATV系统和光纤传输网络。由于掺铒光纤放大器的出现，使无中继的光纤传输距离大大延长，使密集波分复用成为可能，使复杂的光纤网络的构造成为可行，也使光弧子技术等先进光纤通信技术取得突破性进展。注：铒(Er)是一种稀土元素(属于镧系元素),原子序数是68，原子量是167.3。EDFA在980nm泵浦时，是一个典型的三级能级系统，在1480nm泵浦时，是一个准二级能级系统。9/3/202112三、掺铒光纤放大器—基本结构EDFA:ErbiumDopedFiberAmplifier基本结构：EDFA是由掺铒光纤、

8、泵浦光源、波分复用器构成。输入信号光隔离器波分复用器泵浦掺铒光纤光隔离器输出信号9/3/202