光放大器的種類和比較

光放大器

2004.10.26第八講光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!DWDM工作原理DWDM光纖傳輸系統(tǒng)OMUXODMUXOA光發(fā)送光發(fā)送光發(fā)送λ１λ２λΝλ１，λ２……λΝ光接收光接收光接收λ１λ２λΝ后置放大前置放大λ２λ２光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!內(nèi)容提要１、光放大器的形式（分類）２、EDFA的結(jié)構(gòu)與部件３、EDFA的工作原理４、EDFA在光纖通信中的應(yīng)用形式光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!0.1序光放大器的出現(xiàn)，可視為光纖通信發(fā)展史上的重要的里程碑。在光纖放大器出現(xiàn)之前，光纖通信的中繼器無一例外的采用光/電/光變換的方式，導致通信系統(tǒng)的復雜化，進而系統(tǒng)效率降低因此人們一直致力于全光型中繼器的研制，出現(xiàn)了很多種光放大器。光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!發(fā)展歷程：80年代中、后期SOA的研究為主；90年代EDFA獲得巨大成功，成為光纖通信系統(tǒng)必不可少的器件。Erbium-dopedfiberamplifier(EDFA)光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!0.3幾種類型放大器的比較光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!1.1常規(guī)光纖放大器所謂常規(guī)光纖放大器：用傳輸光纖制作的放大器，這種光纖放大器是利用光纖的非線性光學效應(yīng)產(chǎn)生增益機制從而對光信號放大。特點：傳輸線路和放大線路同為一體(都是光纖）不足：單位長度的增益系數(shù)很低，需要很高的泵浦功率，不利于在高速大容量光纖通信系統(tǒng)中使用。光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!1.2半導體光放大器一、工作原理：

在電泵浦源的作用下，半導體材料發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當遇到外來光子激勵時，產(chǎn)生受激輻射，對光的能量進行放大。二、放大波段：1300nm-1600nm三、優(yōu)點：1、覆蓋1310nm和1550nm的窗口范圍。2、充分利用激光器技術(shù)，工藝成熟，便于集成。四、缺點：1、與光纖耦合困難。2、對光的偏振特性敏感。3、噪聲及串擾大。光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!1.已經(jīng)商用化的是EDFA，其大量用于通信系統(tǒng)；2.PDFA的放大波段在1300nm與G-652光纖的零點色散相吻合，在已建立的1.3um通信系統(tǒng)中有著巨大的應(yīng)用市場；但因摻鐠光纖的機械強度和與普通光纖熔接困難等因素，目前尚未獲得廣泛商業(yè)應(yīng)用。3.工作在1.4um的摻銩光纖放大器（TDFA）為傳輸開辟了新的波長段資源，它和EDFA組合可以實現(xiàn)超寬帶合波傳輸。光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!1.3.2EDFAEDFA工作在波長1550nm，與光纖的低損耗波段一致，是最具吸引力的和最成熟的光纖放大器。EDFA優(yōu)點：光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!2EDFA的結(jié)構(gòu)和部件一臺實用的EDFA由光路和輔助電路組成。光路部分：摻鉺光纖、泵浦光源、合波器、光隔離器、光濾波器等；輔助電路：電源、微處理自動控制和告警及保護電路光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!2.2EDFA的三種結(jié)構(gòu)方式１、同向泵浦方式合波器光隔離器光隔離器濾波器泵浦光源優(yōu)點：噪聲小缺點：輸出光功率不大光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!合波器光隔離器光濾波器泵浦光源3、雙向泵浦方式泵浦光源EDFA的三種結(jié)構(gòu)方式光隔離器光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!4EDFA在光纖通信中的應(yīng)用形式EDFA主要有三種應(yīng)用方式：發(fā)射機末級光功率放大；線路（在線）放大器；接收機預(yù)放。光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!4.2系統(tǒng)線路放大器直接接入光傳輸鏈路線路中，作為在線放大器，或光中繼器取代光-電-光中繼器，實現(xiàn)光-光放大。結(jié)構(gòu)如圖示這種線路放大器是全光通信系統(tǒng)和全光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件，也是長距離和CATV光纖網(wǎng)的關(guān)鍵器件。光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!EDFAFRASOA美國CIBCworrldmarket公司對2004年光放大器市場預(yù)測96億美圓7.5億美圓2億美圓光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!要點２、EDFA的結(jié)構(gòu)與分類泵浦光源摻鉺光纖光隔離器波分復用器光濾波器同向泵浦結(jié)構(gòu)ＥＤＦＡ反向泵浦結(jié)構(gòu)ＥＤＦＡ雙向泵浦結(jié)構(gòu)ＥＤＦＡ光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!要點４、EDFA的性能指標功率增益輸出飽和功率噪聲系數(shù)光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!作業(yè)１、光放大器的種類，畫出各自的工作波段２、EDFA的結(jié)構(gòu)及功能３、簡述EDFA的工作原理，并從量子學的角度解釋４、EDFA的幾種應(yīng)用形式光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!利用光泵浦源對光纖進行激發(fā)，使光纖中產(chǎn)生非線性效應(yīng)（拉曼散射），將泵浦光的能量向信號光轉(zhuǎn)移，從而實現(xiàn)光的放大。

2.1拉曼放大器一、工作原理：拉曼散射：介質(zhì)在強光功率下產(chǎn)生對入射光的非彈性散射，使得短波長光的能量向長波長轉(zhuǎn)移。λ

λ

二、放大波段1270nm-1670nm光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!放大整形判決再生O/EE/O0.1傳統(tǒng)放大技術(shù)的缺陷缺點：1、設(shè)備復雜。2、穩(wěn)定性可靠性不夠。3、不利于波分復用。4、光電轉(zhuǎn)換限制通信的容量。未來全光網(wǎng)絡(luò)（AON）的發(fā)展趨勢：光復用、光交換、光路由，所以必須在光傳輸上實現(xiàn)全光化。光放大器：直接在光域進行放大。光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!0.2放大器的形式利用光纖非線性效應(yīng)制作的常規(guī)光纖放大器，如：喇曼放大器；利用半導體制作的半導體放大器；利用稀土摻雜的光纖放大器光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!0.4常用光放大器及其工作波段3、摻鉺光纖放大器（EDFA）4、摻鐠光纖放大器（PDFA）2、光纖拉曼放大器（FRA）1、半導體放大器（SOA）損耗1310nm

1550nm波長SOAFRAEDFAPDFA光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!耦合器件激活物質(zhì)耦合器件泵浦源光輸入信號放大光信號常規(guī)光纖放大器原理圖光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!1.3稀土摻雜光纖放大器利用光纖中稀土摻雜物質(zhì)引起的增益機制實現(xiàn)光放大。典型代表:工作波長為：1550nm的鉺[Er]摻雜光纖放大器EDFA1300nm的鐠[Pr]摻雜光纖放大器PDFA1400nm的銩[T]摻雜光纖放大器TDFA光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!1.3.1摻鉺光纖放大器原理圖輸入信號耦合器980/1550nmWDM泵浦光摻鉺光纖輸出信號光隔離器光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!EDFA優(yōu)點1.2.3.4.5.光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!2.1EDFA的泵浦源和泵浦方式EDFA的另一核心是泵浦源，它為信號放大提供足夠的能量，使物質(zhì)達到粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的必要條件。泵浦源直接決定EDFA的性能，所以要求泵浦工作必須穩(wěn)定可靠、壽命長；光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!EDFA的三種結(jié)構(gòu)方式２、反向泵浦方式合波器光隔離器光隔離器光濾波器泵浦光源優(yōu)點：輸出光功率大缺點：噪聲大光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!3EDFA工作原理在泵浦光的照射下，摻鉺光纖處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的狀態(tài)，接收到光子后產(chǎn)生受激輻射，實現(xiàn)了對光的放大。光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!4.1發(fā)射機末級光功率放大器可直接接在激光二極管后，將信號放大到10dBm上，而不惡化信號。圖示：光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!4.3系統(tǒng)接收機預(yù)放如果用光濾波器，EDFA的低噪聲將極大改善直接檢測式接收機靈敏度，可改善約10dB，接近或超過相干光接收機的最好水平。光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!要點１、光放大器的分類半導體放大器光纖放大器非線性光放大器EDFA光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!要點３、EDFA的工作原理在泵浦光的照射下，摻鉺光纖處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的狀態(tài)，接收到光子后產(chǎn)生受激輻射，實現(xiàn)了對光的放大。光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!要點５、EDFA在光纖通信中的應(yīng)用前置放大器功率放大器中繼器光放大器的種類和比較共37頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!2.0EDFA的基本結(jié)構(gòu)及功能合波器光濾波器泵浦光源ＥＤＦ（摻鉺光纖）信號光光隔離器光隔離器放大的信號光將輸入光信號和泵浦光混合在一起送給ＥＤＦ