光放大器基本知识简介

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增益特性

1.要想有正增益，泵浦光功率需大于一个值 2.不同长度的铒纤，在相同泵浦光下，达到的 增益值不同
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1.相同泵浦功率下，不同的铒纤长度，最大增益 有个峰值 2.可据此通过调整泵浦功率和铒纤长度来调整 EDFA到我们需要的工作点
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噪声特性
EDFA的噪声系数极限 为3dB。 一般为4.0~6.0dB
EDFA的噪声系数和 泵浦功率、铒纤长度有 密切关系 在输入功率不变的情况 下，铒纤越长，噪声越大 泵浦功率越小，噪声越大
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EDFA增益谱
40
Average of Pin=-16dBm&pIN=-20dBm Gain at 36dB,EDF=14.5m+12m
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光放大器为光通信系统提供了一种好用、 可靠、便宜的光传输的放大、中继方式， 降低了系统的成本，提高了系统的性能， 极大推动了光通信的发展
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EDFA的基本概念和基本理论和基本特性

光放大器最重要的两个参数：增益、噪声、平坦度 （多信道） 增益 Pout (m W) Gain(dB) Pout (dBm) Pin (dBm) Gain
35
Gain
30 25 1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560
Wavelength

对于多信道DWDM的应用，以上的平坦度约 5dB，不符合要求
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Gain Profile
30 28 26
Gain(dB)
Noise Figure
24 22 20 18 16 1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560
Wavelength(nm)
5.0 4.8 4.6 4.4 4.2 4.0 3.8 3.6 3.4 3.2 3.0
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EDFA的基本结构


所用关键器件：980nm or 1480nm半导体激光器、掺 铒光纤 通过掺铒光纤，把980nm or 1480nm的泵浦激光转换 成和输入信号的波长、振幅都相同的信号光。 EDFA设计的关键，就是搭配好铒纤和泵浦光的参 数，使其达到我们需要的性能指标
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光放的简单应用
功率放大器 Booster/power amplification
中继 In-line amplification
预放（也叫前放）Pre-amplification
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光放的简单分类
按使用位置：功率放大器, 中继（在线）放大器, 前置放大器 按放大介质：掺铒光纤放大器, 喇曼放大器, 布里渊放大器， 半导体光放大器, 线性光放大器 因为掺铒光纤放大器使用最广，一般我们提到的光放多半是 指掺铒光纤放大器
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Repeaters: 执行 光-电-光的转换，重新生成光信号
优点：光信号经过3R（regeneration,retiming,reshaping）， 信号质量高。 缺点：结构复杂，成本高。

Amplifiers:放大过程不需要进行光电转换，在光域 内完成
优点：对不同的码率和格式透明，成本相对低廉，结构相对 简单 缺点：会劣化信号，500～800km后仍需要repeaters来重生。
光放大器基本知识交流
研发六部
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议题





一些通用的概念 光放大器的价值应用分类 EDFA相关基本概念和基本特性和发展历程 Raman 放大器基本概念和基本特性 我们公司的现有EDFA产品 生产能力 光放产品之市场情况 光放产品之器件电路 总结 推荐阅读
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Metro system 一般指城域网 Long-haul system 一般指干线网

DWDM：dense wavelength division multiplexing 密集波分复用
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光放大器的价值和应用


在光通信系统的物理层，可归纳成： 发射－传输－接收 在长距离传输（几百公里以上）的阶段，必 须进行信号的放大和再生，才能保证接收端 的误码率的要求 这时，需要两种东西：Repeaters 和Amplifiers。
Pin (m W)
比如：输入功率0.1mW，输出功率50mW，增益为500倍， 用对数表示为输入功率－10dBm，输出功率17dBm， 增益27dB
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噪声~~百度文库
一般用噪声系数（Noise figure）来表示：
PASE NF (Gain 1) hvB
一般来讲，噪声系数定义为 NF＝SNRin/SNRout 平坦度（Gain flatness）：多信道应用中最大增 益波长的增益和最小增益波长的增益的差 Gain flatness＝Gainmax－Gainmin
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S/C/L-Band
S-band: short-band,1430~1510nm C-band:conventional-band,1528~1562nm L-band:long-band:1570~1605nm

EDFA: erbium-doped fiber amplifier SOA：semiconductor optical amplifier Metro/long-haul system
一些通用的定义

dB，dBm
工程上，很多数值的变化范围都和很大，从几十倍到 几十万倍都有。采用分贝单位的计数方法简化了计算 和记录。 RdB=10 log10 Rabsolute R=Ratio 3dB=0.5 引申的功率单位的对数表示如下：
P dBm
P mW 10 log10 ( ) 1m W
P=power
3dBm=0.5mW
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dB和dBm转换举例：
Relative dB % loss 1 21 2 37 3 50 4 60 5 68 10 90 15 96.8 20 99 Absolute dBm mW 30 1000 20 100 10 10 3 2 0 1 -3 0.5 -10 0.1 -20 0.01