光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果,它极大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展。顾名思义,光放大器就是放大光信号。在此之前,传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换,即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器主要有3种:光纤放大器、拉曼放大器以及半导体光放大器。光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子(如铒、镨、铥等)作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的(如图4所示)。掺铒光纤放大器[1]的增益带较宽,覆盖S、C、L频带;掺铥光纤放大器的增益带是S波段;掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。而喇曼光放大器则是利用喇曼散射效应制作成的光放大器,即大功率的激光注入光纤后,会发生非线性效应喇曼散射。在不断发生散射的过程中,把能量转交给信号光,从而使信号光得到放大。由此不难理解,喇曼放大是一个分布式的放大过程,即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的,几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了,不过相当昂贵。半导体光放大器[2](S0A)一般是指行波光放大器,工作原理与半导体激光器相类似。其工作带宽是很宽的但增益幅度稍小一些,制造难度较大。FRA+EDFA将是光放大技术的主流。掺铒光纤光放大器服务电话
光放大器(OA)一般由增益介质、泵浦光和输入输出耦合结构组成,可以作为前置放大器、线路放大器、功率放大器,是光纤通信中的关键部件之一。其作用就是对复用后的光信号进行光放大,以延长无中继系统或无再生系统的光缆传输距离。一个好的光放大器应具有输出功率高、放大带宽宽、噪声系数低、增益谱平坦等特性。目前光放大器形式主要有三种:1)利用激光二极管(LD)制作的半导体光放大器(SOA);2)利用掺稀土光纤制作的光纤放大器,其中以掺铒光纤放大器(EDFA)为主;3)利用常规光纤非线性效应制作的分布式光放大器,典型的是光纤拉曼放大器(FRA)。掺铒光纤光放大器服务电话拉曼光纤放大器(FRA)也是一种技术较为成熟的光放大器。
在这个信息飞速发展的时代,以因特网技术为主导的数据通信业务,使人们对于带宽和服务的需求永无止境。面对市场需求的急剧扩张,如何提高通信系统的性能,增加系统带宽,以满足不断增长的业务需求成为大家关心的焦点。在众多可选择的方案中,DWDM(波分复用)系统的出现为进一步挖掘和利用光纤的巨大带宽开辟了一块全新的天地。早在光纤通信出现伊始,人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输,但是在20世纪90年代之前,由于TDM的迅速发展,人们很少去关注其它的技术,以致波长复用技术一直没有重大突破。直到1995年,当时人们在TDM10Gbit/s技术上遇到了挫折,众多的目光就集中在光信号的复用和处理上,此后,DWDM系统才在全球范围内有了飞速的研究和应用。
常规光纤放大器就是利用传输光纤制作的光放大器,它是利用光纤的三阶非线性光学效应产生的增益机制对光信号进行放大。其特点是传输线路和放大线路同为光纤,是一种分布参数式的光放大器。其主要的缺点是由于单位长度的增益系数较低,需要很高的泵浦光功率。这类器件中光纤拉曼放大器是其中的佼佼者,它具有在1270~1670nm全波段实现光放大和利用传输光纤作在线放大的优点。稀土掺杂光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子(如铒、镨、铥等)作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的。掺铒光纤放大器的增益带较宽,覆盖S、C、L频带;掺铥光纤放大器的增益带是S波段;掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。光放大器是光纤通信系统中能对光信号进行放大的一种子系统产品。
EDFA的放大原理与雷射产生原理类似,光纤中参杂的稀土族元素Er(3+)其亚稳态(meta-stablestate)和基态(groundstate)的能量差相当于1550nm光子的能量、当吸收适当波长的泵浦光能量(980nm或1480nm)后,电子会从基态(跃迁到能阶较高的激发态(excitingstate),接着释放少量能量转移到较稳定的亚稳态、在泵浦光源足够时铒离子的电子会发生居量反转(populationreverse),即高能阶的亚稳态比能阶低的基态电子数量多、当适当的光信号通过时,亚稳态电子会发生受激辐射效应,放射出大量同波长光子、但因为存在振动能阶,所以波长不是单一而是一个范围,典型值为1530~1570nm。EDFA的最大输出功率常用3dB输出饱和功率来表示。掺铒光纤光放大器服务电话
EDFA的优点:结构简单,与传输光纤易耦合。掺铒光纤光放大器服务电话
一般来说,长途EDFA线路放大器的结构是OA的共同参考结构。这种结构适用于多种类型的放大器,而且设计理念可以很容易地适用于不同的放大器。这种结构的基础是两级放大。因为,经过两级放大后,放大器的噪声较低,增益较高。在两级增益介质中间加入不同的元件或者子系统,还可以为放大器添加一些额外功能。例如,加入可变光衰减器(VOA)可以提高放大器的动态范围;加入色散补偿光纤,可以以较小的光信噪比(OSNR)损失高效地管理色散的分布;加入OADM就可以在放大器节点分插业务流。掺铒光纤光放大器服务电话
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