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第8章光放大器(0)

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电子技术基础——电路与模拟电子(第8章)

电子技术基础——电路与模拟电子(第8章)
➢级间采用直接耦合方式
➢采用复合管
8.0 零点漂移
多级放大电路
输出 输入
第一级 放大电路
第二级
……
放大电路
功放级
第n级 放大电路
第 n-1 级 放大电路
耦合：即信号的传送。
耦合方式：阻容耦合；直接耦合；变压器耦合；光电耦合。
集成运算放大器主要采用直接耦合
多级放大电路对耦合电路要求：
1). 静态：保证各级Q点设置 2). 动态: 传送信号。
第一级反相比例
vO1
Rf 1 R1
vS1
第二级反相加法
vO
Rf 2 R2
vS2
Rf 2 R2
vO1
即
vO
Rf 2 R2
Rf 1 R1
vS1
Rf 2 R2
vS2
当 Rf 1 R1 ，Rf 2 R2 时
得 vO vS1 vS2
（减法运算）
4. 单运放的加减运算电路
R1
R5
ui1
ui2
R2
R3 ui3
重点难点
重点：集成运算放大器电路分析方法； 难点：理解差模信号和共模信号；
差放电路抑制共模信号的原理； 差放电路的分析；
集成电路的特点
➢电路结构与元件参数对称性好
➢电路中使用的二极管，多用作温度补偿元 件或电位集移成动电电路路：，将大二都极采管用、B三JT极的发射结 构成。 管、电阻等器件及导线共同 ➢（不Rb能）制代制 成作替作 特大，在定电大一的阻电块功。阻半能电恒导的阻流体电用源基子B代J片电T替的上路；体完。电阻 ➢不能制作大电容。电容用BJT结电容代替， 大电容只能外接；
通用型集成电路运算放大器F007
8.2.1 理想集成运放的电路模型

非线性光纤光学第九章-受激布里渊散射

非线性光纤光学第九章-受激布里渊散射


调制不稳定性和混沌：当两反向传输的泵浦波同时出现时， 即使它们的强度都未能达到布里渊阈值，也能发生另一种 不稳定性，这种SBS感应的调制不稳定性类似于XPM感 应调制不稳定性 ；根据泵浦的不同，斯托克斯功率表现为 周期性或准周期性振荡，并最终变为混沌 。
5. 布里渊光纤激光器

连续（CW）运转的布里渊激光器

环形腔结构可以提高泵浦功率，使阈值降低，可用于高精度 激光陀螺仪中
分束器 定向耦合器 透镜 斯托克斯波 扫描光谱分析仪 泵浦波
激光器
图9.18 光纤布里渊环形激光器的示意图，定向耦合器将泵浦光束注入环 形腔内

F-P腔结构的布里渊激光器同时存在前向和后向传输的泵浦 波和斯托克斯波分量，不仅能通过级联SBS过程产生更高级
在稳态条件下，这两项为零，方程简化为前面最初的方 程。

弛豫振荡：在达到稳定值时，有弛豫振荡现象；如果存在 外反馈，弛豫振荡会转变为稳定振荡 。
解释：在光纤输入端附近，斯托克斯波的迅速增大消耗了大 量泵浦波，导致增益下降，直到泵浦波的消耗部分从光纤出 来，增益才重新恢复。上述过程重复进行形成了振荡。
近似相等

As 1 As 2 As i As 2 Ap z vg t 2

2
A i A Q
i 2 Q Q 1 vA B i B Ap As* t z Aeff 2
声波振幅
说明：以上方程只考虑到SPM和XPM效应，没有考虑色散！
本 章 小 结
1、SBS特点 增益带宽窄（约10GHz），这说明SBS效应被约束在 WDM系统的单个波长信道内 功率阈值与光源线宽有关，光源线宽越窄，功率阈值越低

第8章光电信息变换

第8章光电信息变换


1. 简单变换电路
在对测量精度要求不高的情况下测量受照面的照度 （例如测量教室课桌表面的照度）时，常采用如图（8-2） 所示的简单光电变换电路，即简单照度计的变换电路。 图（a）为不需要外接 电源的硒光电池照度计 的变换电路。
调整电位器可使微安表的指针指示出光敏面上的照度。
2. 具有温度补偿功能的变换电路
Ip=f(Q)
（8-12）
或
Up= f(Q)
（8-13）
1、光电变换电路输出的电流Ip或电压Up不仅与被测信息量Q值有关 而且与载体光度量有关。
2、为保证光电变换电路输出信号与被测信息量Q的函数关系，载 体光度量必须稳定。否则，载体光度量的变化直接影响被测信息 量。 3、电路参数的变化，尤其是电源电压的波动，放大电路的噪声、 放大倍率的变化等都影响被测信号的稳定。而光度量的稳定又与 光源、光学系统及机械结构等的性能有关。
由式（8-10）可见，用这种方式即可以检测被测物体 的位移量Δ l、运动速度v和加速度等参数，或测量物体的 宽度。例如，光电测微仪和光电投影显微测量仪等测量仪 器均属于这种方式。
当然可以用这种方式用于产品的光电计数，光控开关， 和主动式防盗报警等。
5. 信息载荷于光学量化器的方式
光学量化器是指通过光学方法将连续变化的信息变换 成有限个离散量的方法。
F = f(Q)
（7-14）
显然，数字信息量F只取决于光通量变化的频率、周期、 相位和时间间隔等信息参数，而与光的强度无关，也不 受电源、光学系统及机械结构稳定性等外界因素的影响。
因此，这类光电变换方式对光源和光电器件的要求不象模 拟光电变换那样严格，只要能使光电变换电路输出稳定的 “0”和“1”两个状态即可。

《光纤通信》课后习题答案

《光纤通信》课后习题答案

第一章1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。

缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。

2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。

光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。

光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。

模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。

光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。

电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。

光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。

光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。

光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。

光检测器将光信号转化为电流信号。

常用的器件有PIN和APD。

然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。

模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。

光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。

光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。

光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。

光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。

光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。

3．假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和1.55μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。

chp光纤通信技术高泽华

chp光纤通信技术高泽华
{对信号的格式和速率具有高度的 透明性，使得系统更加简单和灵 活
光放大器的种类
光纤放大器（OFA） 半导体光放大器（SOA）
1.半导体光放大器
半导体光放大器是一个特殊的半导体激光器
器件加偏置电流时
电流促使粒子数反转 价带电子跃迁到导带 产生自发辐射
当外光场入射时 发生受激辐射 产生信号增益
EDFA的应用形式：
系统中的线路放大器 功率放大器 前置放大器 LAN放大器
EDFA的优点：
工作波长与光纤的低损耗波段一致 增益谱宽 增益高 噪声指数低 与光纤的耦合损耗小 泵浦功率较低，泵浦效率高
（2）非线性光学放大器－常规光 纤放大器
光纤拉曼放大器 特点是：放大线路和传输线路同为光
1、OADM节点结构
多种实现方案：
1) 分波器＋波长交换单元＋合波器 2) 耦合单元＋滤波单元＋合波器 3) 基于声光可调谐滤波器（AOTF） 4) 基于波长光栅路由器（WGR）
2、光交叉连接（OXC）节点
OXC要完成两个主要功能：光通道的交叉连 接功能和本地上下路功能。本地上下路功能可 以使某些光通道在本地下路，进入本地网络或 直接经过光电变换后送入SDH层的DXC，由 DXC对其中的电通道进行处理。
发射机中光源：
DFB激光器 DBR激光器 量子阱激光器
DWDM系统对光监控信道(OSC)的基本要求
监控通路波长1310nm、1480nm、1510±10nm，监控速率2Mb/s。
对光监控通路的要求 (1) 监控通路不限制光放大器的泵浦波长 (2) 监控通路不限制光放大器之间的距离 (3) 在光放大器失效时监控通路仍然可用。 (5) OSC传输是分段的且具有双向传输功能。 (6) 应有OSC保护路由，防止光纤被切断后监控信息不能 传送的严重后果。

《光学》课程教学电子教案 第0章 前言绪论(32P)

《光学》课程教学电子教案 第0章 前言绪论(32P)
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
绪论
目录
1. 光学的研究对象、地位和特点 2. 光的本性 3. 现代光学的主要标志 4. 光学的发展趋势——光子学的崛起 5. 光学课程的学习方法
绪论
1. 光学的研究对象、地位和特点
光是一种重要的自然现象 光学是物理学的一个重要分支 光学学科是一门应用性极强的基础学科
第8章激光基础第0章第1章第2章第3章第4章绪论光波光线与光子光学成像的几何学原理光的干涉与相干性光的衍射与变换第5章第6章光学成像的波动学原理光的双折射与光调制第7章光的吸收色散及散射目录光学教案简介绪论光学教案赵建林编著普通高等教育十五国家级规划教材高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社目录1
光学 教案
简介
致谢
本教案中给出的所有插图仅供用于课堂教学参考。其中绝大多数 插图中系作者自己制作，个别图片取自网络共享文献，在此向原作者表 示感谢。
在本电子教案的编写和出版过程中，高等教育出版社胡凯飞、庞 永江、王文颖、郭亚嫘等编辑付出了辛勤的努力，西北工业大学教务处 为作者提供了精神和经费上的重要支持，西北工业大学教材建设委员会 的诸位专家对提出了许多宝贵的建设性修改意见。此外，作者的研究生 徐宏来曾协助作者编制教案的PPT版初稿，谢嘉宁、曲伟娟、陆红强、 王军等曾协助制作了部分仿真实验图片。作者在此一并表示衷心感谢。
(8) 量子论的提出
普朗克（M. Planck）的黑体辐射公式 爱因斯坦的光电效应方程 “光子（photon）”概念的提出
(9) 光的本性的再认识
激光与新效应 光是一种特殊的客体，具有波粒二象性
绪论
3. 现代光学的主要标志
传统光学的研究对象：
以望远镜、显微镜、光谱仪、干涉仪、照相机等为代表的各种光学仪 器及其在精密测量、光谱分析以及成像等方面的应用

yz第六章-激光放大特性PPT课件

yz第六章-激光放大特性PPT课件

.
9
按光激励方式 横向(均匀)激励：泵浦光与光传输方向垂直
特点：n，g0、Is 均为常数 (固体或半导体光放大器)
I0(t)
I1(t)
激光工作物质
Байду номын сангаас
泵浦灯
聚光器
纵向激励：泵浦光与光传输同向或反向
特点：n，g0 ，Is与传输距离有关(光纤放大器)
掺铒光纤
I0(t)
I1(t)
信号光
1550nm
泵浦光980n.m
I0 P0
再生放大器增益 多光束干涉处理
(6.1.1) GdB10lgG
r1
r2
I0 P0
g>0 I
1
I
2
I
1
I
2
I l
Pl
设Gs
I2 I1
I1 I2
当 c
G1r1r2G s 2 14 r1r1r2 1 G srs2inG 2s 2 vlc (6.1.3)
G11 r1r1 1r 2G r2sG 2s
t L为主 T 2 L 1 L D为主 T 2 * 1 2 D
.
7
纵向弛豫时间(s) 横向弛豫时间(s)
固体 10-3~10-4 10-11~10-12
气体 10-6~10-9 10-8~10-9
半导体 10-9 10-13
t0 > T1
与连续光放大相似 稳态方法
当输入信号为高重复脉冲序列，且脉冲周期T<<T1时。
§6.1 激光放大器的特点与分类
光放大概念－利用受激辐射实现光放大 光放大的前提条件－粒子数反转分布
入射光信号波长要求？ 光信号波长（频率）需与跃迁能级间隔相对应

电信行业光传输网络优化方案

电信行业光传输网络优化方案

电信行业光传输网络优化方案第一章光传输网络现状分析 (2)1.1 网络结构分析 (2)1.2 网络功能评估 (2)1.3 现有问题及挑战 (3)第二章网络优化目标与策略 (3)2.1 优化目标设定 (3)2.2 优化策略制定 (4)2.3 优化方案实施步骤 (4)第三章传输设备优化 (4)3.1 设备选型与升级 (5)3.1.1 设备选型原则 (5)3.1.2 设备升级策略 (5)3.2 设备参数调整 (5)3.2.1 传输设备参数调整 (5)3.2.2 光放大器参数调整 (5)3.3 设备维护与管理 (6)3.3.1 设备维护 (6)3.3.2 设备管理 (6)第四章网络拓扑优化 (6)4.1 拓扑结构调整 (6)4.2 网络节点优化 (6)4.3 网络容量规划 (7)第五章波分复用技术优化 (7)5.1 波分复用设备升级 (7)5.2 波长分配策略优化 (7)5.3 信道容量提升 (8)第六章光纤线路优化 (8)6.1 光纤线路质量检测 (8)6.2 光纤损耗补偿 (9)6.3 光纤线路维护与管理 (9)第七章网络监控与故障处理 (9)7.1 监控系统优化 (9)7.1.1 增强监控数据的实时性与准确性 (9)7.1.2 提升监控系统的集成度 (10)7.1.3 引入智能分析功能 (10)7.1.4 加强监控系统的可扩展性 (10)7.2 故障处理流程优化 (10)7.2.1 故障分类与等级划分 (10)7.2.2 建立快速响应机制 (10)7.2.3 规范故障处理流程 (10)7.2.4 加强故障处理团队建设 (10)7.3 网络安全性提升 (10)7.3.1 强化安全防护措施 (11)7.3.2 实施安全审计 (11)7.3.3 建立安全事件应急响应机制 (11)7.3.4 提升安全意识 (11)第八章资源管理优化 (11)8.1 资源调度策略优化 (11)8.2 资源利用率提升 (11)8.3 资源管理流程优化 (12)第九章网络功能评估与优化效果分析 (12)9.1 网络功能评估方法 (12)9.2 优化效果分析 (13)9.3 持续优化建议 (13)第十章光传输网络发展趋势与展望 (13)10.1 行业发展趋势分析 (13)10.2 技术创新方向 (14)10.3 网络优化前景展望 (14)第一章光传输网络现状分析1.1 网络结构分析信息技术的飞速发展，电信行业光传输网络已成为我国信息通信基础设施的重要组成部分。

模拟电子电路及技术基础 第二版 答案 孙肖子 第8章

模拟电子电路及技术基础 第二版 答案 孙肖子 第8章

V3基极连接V1的集电极则为正反馈， 故V3基极应接V2的集
电极， 电路参见图(c)。
第八章 反馈
【例8-6】 已知运放开环电压增益对数幅频特性如图84(b)所示， 用此运放构成放大电路如图(a)所示。 若图中反 馈系数F分别取0.001、 0.01、 0.1， 求图中反馈电阻Rf的值， 并用波特图法判断电路是否稳定工作。 若不稳定， 画出采 用电容补偿后能稳定工作的开环波特图。
频表达式为
f f f 1 j 1 j 1 j f1 f 2 f3 103 f f f 1 j 1 j 1 j 1kHz 10kHz 100kHz A( jf ) AI
点， 其相移为135°， 该水平线以上， 相移均小于135°，
属于稳定工作区。 F=0.1， Rf =9 kΩ， Auf =10， 即图中沿20 dB做水平线，
分别与原开环特性和折线①交于C、 D点， 同理可知， 这
两点相移均大于135°， 不能稳定工作。 引入电容滞后补偿， 相应开环幅频特性如图中折线②所示， 与20 dB水平线交于
“+”， 集电极为“－”， 即V2基极为“－”， 所以V2射极
为“－”， 通过Rf2反馈到V1基极为“－”， 减小净输入信 号， 因此Rf2和R1引入并联电流负反馈。
第八章 反馈
图(a)中Rf1和R3也引入级间反馈， 输入加在V1基极， 反 馈通过Rf1、 R3加在V1射极， 是串联反馈。 Rf1右端接输出 节点， 显然是电压反馈。 V1基极为“+”， V2的集电极为 “+”， 通过Rf1引到V1射极为“+”， 净输入信号Ube=Ub－Ue 减小， 所以Rf1和R3引入串联电压负反馈。

[光纤通信]西电第二版课后习题答案

[光纤通信]西电第二版课后习题答案

第一章1．光纤通信的优缺点各是什么？答：优点有：带宽资源丰富，通信容量大；损耗低，中继距离长；无串音干扰，保密性好；适应能力强；体积小、重量轻、便于施工维护；原材料来源丰富，潜在价格低廉等。

缺点有：接口昂贵，强度差，不能传送电力，需要专门的工具、设备以及培训，未经受长时间的检验等。

2．光纤通信系统由哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：光纤通信系统由三部分组成：光发射机、光接收机和光纤链路。

光发射机由模拟或数字电接口、电压—电流驱动电路和光源组件组成。

光源组件包括光源、光源—光纤耦合器和一段光纤（尾纤或光纤跳线）组成。

模拟或数字电接的作用是实现口阻抗匹配和信号电平匹配（限制输入信号的振幅）作用。

光源是LED或LD，这两种二极管的光功率与驱动电流成正比。

电压—电流驱动电路是输入电路与光源间的电接口，用来将输入信号的电压转换成电流以驱动光源。

光源—光纤耦合器的作用是把光源发出的光耦合到光纤或光缆中。

光接收机由光检测器组件、放大电路和模拟或数字电接口组成。

光检测器组件包括一段光纤（尾纤或光纤跳线）、光纤—光检波器耦合器、光检测器和电流—电压转换器。

光检测器将光信号转化为电流信号。

常用的器件有PIN和APD。

然后再通过电流—电压转换器，变成电压信号输出。

模拟或数字电接口对输出电路其阻抗匹配和信号电平匹配作用。

光纤链路由光纤光缆、光纤连接器、光缆终端盒、光缆线路盒和中继器等组成。

光纤光缆由石英或塑料光纤、金属包层和外套管组成。

光缆线路盒：光缆生产厂家生产的光缆一般为2km一盘，因而，如果光发送与光接收之间的距离超多2km时，每隔2km将需要用光缆线路盒把光缆连接起来。

光缆终端盒：主要用于将光缆从户外（或户内）引入到户内（或户外），将光缆中的光纤从光缆中分出来，一般放置在光设备机房内。

光纤连接器：主要用于将光发送机（或光接收机）与光缆终端盒分出来的光纤连接起来，即连接光纤跳线与光缆中的光纤。

3．假设数字通信系统能够在高达1%的载波频率的比特率下工作，试问在5GHz的微波载波和1.55μm的光载波上能传输多少路64kb/s的音频信道？解：根据题意，求得在5GHz的微波载波下，数字通信系统的比特率为50Mb/s，则能传输781路64kb/s的音频信道。

光通信技术课后答案-第四章

光通信技术课后答案-第四章

第4章光检测器与光放大器
代高凯201027209 通信103班
4-8.EDFA的泵浦方式有哪些，各有什么优缺点？
答：目前商用化的光放大器一般都采用如下3中泵浦方式：同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。

①同向泵浦——优点：构成简单、噪声性能较好；
缺点：在同样的泵浦方式下，同向泵浦光的输出最低。

②反向泵浦——优点：当光信号放大到很强的时候，泵浦光也强，不易达到饱和，
因而具有较高的输出功率；
缺点：随着输出功率或者光线长度的增加，反向泵浦的噪声系数
递增较快且比另外两种方式较大；
③双向泵浦——优点：这种方式结合了同向泵浦和反向泵浦的优点，使得泵浦光
在光纤中均匀分布，从而使其增益在光纤中也均匀分布。

这种配置具有更高的输出信号功率，最多可以比上述单向
泵浦型高6dB，而且EDFA的性能与信号传输方式无关；
缺点：由于增加了一个泵浦激光器及相应的控制电路，成本较高。

4-12.EDFA在光纤通信系统中的应用形式有哪些？
答：EDFA在光纤通信系统中的应用形式可以分为3种：
①中继放大器（LA）—在光纤线路上每隔一定距离设置一个光纤放大器，以延长干线网的传输距离。

②前置放大器（PA）—此放大器置于光接收机前面，放大非常微弱的光信号，以改善接收灵敏度，作为前置放大器，对噪声要求非常苛刻。

③后置放大器（BA）—此放大器置于光发射机后面，以提高发射光功率，对后置放大器噪声要求不高，而饱和输出光功率是主要参数。

11第六章(1)掺铒光纤放大器

11第六章(1)掺铒光纤放大器
edfa的三种泵浦方式edfa的特点edfa的特点?波长与光纤最小损耗一致?能量转换效率高耦合效率高?同时放大多个波长实现透明传输?高增益低噪声宽带宽系统应用用武之地系统应用用武之地密集波分复用系统密集波分复用系统dwdmdwdm1有线电视系统有线电视系统catvcatv2光孤子通信系统光孤子通信系统solitonsoliton3edfa的应用方式dwdm为例edfa的应用方式dwdm为例ppostoatoa功率放大器线路放大器前置放大器合波波器分波波器端局a端局b思考题思考题泵浦光进入掺铒光纤的方式有三种试分析各自的特点
光纤中掺入铒离子形成的激光增益媒质。 掺杂浓度：几百ppm 芯径 ： 4 m(8m)
长度 ： 5m～20m
关键技术之二：泵浦激光器
将掺铒光纤中的铒离子从E1能级泵到 E3能级，使其形成粒子数反转，为受激 辐射创造条件。
980nm LD：首选。噪声低。
1480nm LD：增益系数高。
nsp
N2
N 2 N1
表明：充分泵浦可以减小ASE噪声!
自学：EDFA的三种泵浦方式
EDFA的特点
波长与光纤最小损耗一致 能量转换效率高、耦合效率高 同时放大多个波长，实现透明传输 高增益、低噪声、宽带宽
系统应用------用武之地
1
密集波分复用系统（DWDM） 有线电视系统（CATV） 光孤子通信系统（SOLITON）
2
3
EDFA的应用方式（DWDM为例）
功率放大器 合 波 器
线路放大器
前置放大器
Post OA
分 波 器
端局 A
端局 B
思考题
1
泵浦光进入掺铒光纤的方式有三种，试分析 各自的特点。
2

光纤通信与数字传输A复习题[hardrock]

光纤通信与数字传输A复习题[hardrock]

因为LD是阈值器件，只有外加驱动电流超过阈值后才能发出激光，为使得较小的数据
电流ID亦可产生足够的光输出，因此需要加偏置电流IB，IB的选取原则是略小于Ith。 太小的IB需要较大的ID才能满足阈值条件； 太大的IB会引起消光比性能下降，同时较高的电流也会产生较大的热量，以及寿命的缩
短。
7 某数字光纤通信系统，在实际使用中发现LD的输出光功来自慢慢下降，试分析其原因并提出解
多大？阶跃折射率光纤中线性极化模LP11模对应的是什么矢量模？ 对每一个传播模来说，在包层中它应该是衰减很大，不能传输。如果一个传播模，在包层中不
衰减，也就是表明该模是传过包层而变成了辐射模，则就认为该传播模被截止了。所以一个传
播模在包层中的衰减常数W=0时，表示导模截止。 单模光纤传输条件：归一化频率V≤2.405 单模光纤中传输的是LP01模，对应的矢量模是HE11模。 截止波长由下式计算
所以，灵敏度为-48.67dBm，动态范围为11.68dB。 11 列出影响光纤通信系统中接收机灵敏度的各种因素。并说明这些因素是怎样影响接收机灵敏 度的。
分析：
影响接收机灵敏度的主要因素包括：
码间干扰 消光比 暗电流
补充：
1 光电检测器有哪些主要参数，各自的定义是什么？ 光电检测器的主要参数有截止波长和吸收系数、响应度和量子效率、响应速度、线性饱和、暗
n22
单模传输是工作波长必须大于截止波长。
第三章
1 比较半导体激光器和发光二极管的异同。半导体激光器（LD）有哪些特性？半导体发光二极
管（LED）有那些特性？
LD和LED都可以用作通信光源。LD原理是受激辐射，而LED是自发辐射。
LD是阈值器件，需要较完善的驱动和外围电路，其发出的光谱线窄，适宜于高速率系统；

电工与电子技术第八章习题详解(陶桓齐)华中科技大学出版社

电工与电子技术第八章习题详解(陶桓齐)华中科技大学出版社

第1章习题解答8-1 选择合适的答案填空（1）当三极管工作在放大区时，其发射结的偏置电压和集电结的偏置电压应为。

A．发射结反偏，集电极反偏B．发射结正偏，集电极反偏C．发射结正偏，集电极正偏（2）晶体三极管是一种控制型器件。

A．电压 B．电流 C．光电转换（3）稳定静态工作点的电路是。

A．固定偏置电路 B．分压式偏置电路 C．共集电极电路解：（1）B （2）B （3）B8-2 填空（1）放大电路如果要求噪声低、温度稳定性好，应采用电路。

（2）为了提高放大电路的输入阻抗，应选用电路作为输入级。

（3）设某一固定偏置电路原来没有失真现象，现增大偏置电阻R B，则静态工作点将向方移动，容易引起失真。

解：（1）场效应管（2）场效应管（3）下，截止8-3 有两个三极管，一个管子的β=180，I CEO=180μA；另一个管子的β=60，I CEO=10μA，两管的其他的参数相同。

如果选一个管子组成放大电路，试分析哪一个合适。

解：选用β＝60、I CEO＝10μA的管子，因其β适中、I CEO较小，因而温度稳定性较另一只管子好。

8-4 用万用表测得两只三极管的直流电位如题图8-4所示，试判断两个三极管的类型、三个管脚的名称，管子用何种材料制成，并在圆圈中画出管子。

-7V-7V-25VE解题图8-4解：首先确定U BE，以判断是硅管还是锗管。

通常，硅管的U BE=0.6 ~ 0.8V；锗管的U BE=0.2~ 03V；在图（a）中，上管脚和下管脚的电位相差0.7V，可知此管为硅管；在图（b）中，上管脚和下管脚的电位相差0.2V，可知此管为锗管。

然后，判断管子的类型。

通常当三极管正常放大时，对NPN型管有V C＞V B＞V E，对PNP型管V C＜V B＜V E。

在图（a）中，中间脚的电位最低，并与其它两脚的电位相差几伏，故此脚为C极，由V B＜V E可确定上管脚为B极、下管脚为E极，管子为PNP型硅管。

同理可确定图（b）中的管子为NPN型锗管。

计算光子学目录

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第1章绪言1.1 什么是光子学1.2 什么是计算光子学1.2.1 计算光子学和计算电磁学的方法1.2.2 计算纳光子学1.2.3 光电商用软件一览1.3 光纤通信1.3.1 光纤通信的简介1.3.2 通信简史1.3.3 光纤的发展1.3.4 与电传输的比较1.3.5 管理标准1.3.6 波分复用1.3.7 孤子1.4 生物和医学光子学1.5 光子传感器1.6 硅光子学1.7 光量子信息科学参考文献第2章光学的基本知识2.1 几何光学2.1.1 射线理论及其应用2.1.2 临界角2.1.3 透镜2.1.4 折射率梯度变化系统2.2 波动光学2.2.1 相速度2.2.2 群速度2.2.3 斯托克斯关系2.2.4 电介质薄膜中的干涉2.2.5 平板中光束的多次干涉2.2.6 法布里-咱罗干涉仪2.3 习题.附录2A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第3章电磁学基础3.1 麦克斯韦方程组3.2 边界条件3.2.1 电场边界条件3.2.2 磁场边界条件3.3 波动方程3.4 时谐场3.5 偏振波3.5.1 线偏振波3.5.2 圆偏振和椭圆偏振波3.6 菲涅耳系数和相位3.6.1 TE偏振3.6.2 TM偏振3.7 电介质界面反射造成的偏振3.8 抗反射涂层3.9 布拉格镜3.1 0古斯-汉欣位移3.1 1坡印亭定理3.1 2习题3.1 3课题附录3A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第4章平板波导4.1 平板波导的射线光学4.1.1 数值孔径4.1.2 导波模式4.1.3 横向共振条件4.1.4 横向条件-归一化形式4.2 电介质波导的电磁学理论基础4.2.1 一般性讨4.2.2 通用方程的简约形式4.3 平面宽波导的波动方程4.4 三层对称的导波结构(TE模式)4.5 一维任意三层不对称平面波导的模式4.5.1 TE模式4.5.2 TE模式的场分布4.6 一维方法处理多层平板波导4.6.1 TE模式4.6.2 传播常数4.6.3 电场4.6.4 TM模式4.7 一维方式的实例4.7.1 四层无衰减波导4.7.2 六层耗散波导4.7.3 维瑟结构4.8 二维结构4.9 习题4.1 0课题附录4A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第5章线状光纤和信号退化5.1 几何光学概述5.1.1 数值孔径(NA)5.1.2 多路径色散5.1.3 光纤的信息运载能力5.1.4 硅光纤的损耗机制5.1.5 固有损耗5.1.6 外在损耗5.2 柱坐标中的光纤模式.5.2.1 柱坐标中的麦克斯韦方程5.2.2 柱坐标的波动方程5.2.3 柱坐标中波动方程的解5.2.4 边界条件和模式方程5.2.5 模式分类5.2.6 m=0时的模式5.2.7 弱导波近似(wga)5.2.8 统一表达式5.2.9 基本模式HE11的通用关系5.2.10 单模光纤5.2.11 截止条件5.3 色散5.3.1 群延时的概论5.3.2 材料色散：谢尔方程5.3.3 波导色散5.4 传播中的脉冲色散.5.5 习题5.6 课题附录5A：贝塞尔函数的特性附录5B：特征行列式附录5C：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第6章线性脉冲的传播6.1 基本脉冲6.1.1 矩形脉冲6.1.2 高斯脉冲6.1.3 超高斯脉冲6.1.4 惆瞅高斯脉冲6.2 半导体激光器的调制6.2.1 调制制式6.2.2 波形的建立6.3 存在色散时脉冲传播方程的简单推导6.4 线性脉冲的数学理论6.5 脉冲的传播6.5.1 调频高斯脉冲传播的分析6.5.2 傅里叶变换的数值方法6.5.3 傅里叶分步变换法6.6 习题附录6A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第7章光源7.1 激光器的概论7.1.1 TLS中的跃迂7.1.2 激光振荡和谐振模式7.2 半导体激光器7.2.1 半导体中的电子跃迂7.2.2 同质pn结7.2.3 异质结构7.2.4 光学增益7.2.5 确定光增益7.3 速率方程7.3.1 载流子7.3.2 光子7.3.3 速率方程参数7.3.4 电场速率方程的推导7.4 速率方程的分析7.4.1 稳态分析7.4.2 线性增益模式的小信号分析7.4.3 增益饱和时的小信号分析7.4.4 量子阱激光器的大信号分析7.4.5 频率惆瞅7.4.6 等效电路模式7.4.7 体激光器的等效电路7.5 习题7.6 课题附录7A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第8章光放大器和掺锢光纤放大器8.1 一般特性8.1.1 增益谱和带宽8.1.2 增益饱和8.1.3 放大器噪声8.2 掺饵光纤放大器(ED龙A)8.2.1 稳态分析8.2.2 有效的二能级方法8.3 掺饵光纤放大器的增益特性8.4 习题8.5 课题附录8A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第9章半导体光放大器(SOA)9.1 一般性讨论9.1.1 具有小端面反射率的SOA增益公式9.1.2 小端面反射率的影响9.2 SOA脉冲传播速率方程9.3 SOA的设计9.4 SOA的应用9.4.1 波长转换9.4.2 基于干涉原理的全光学逻辑9.5 习题9.6 课题附录9A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第10章光接收器件10.1 主要特征10.1.1 接收器灵敏度.10.1.2 动态范围.10.1.3 比特率透明度.10.1.4 比特图的独立性10.2 光检测器10.2.1 光检测原理10.2.2 光检测器的性能参数10.2.3 光检测器噪声10.2.4 检测器的设计10.3 接收器之分析10.3.1 理想光接收器的比特误差10.3.2 接收器的误差概率10.3.3 比特率和高斯噪声10.4 光电接收器的建模10.5 习题10.6 课题附录10A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第11章时域有限差分法11.1 通用公式11.1.1 三维公式11.1.2 二维公式11.1.3 一维模型11.1.4 高斯脉冲和调制高斯脉11.2 无色散时的一维叶氏算法11.2.1 无损耗情况.11.2.2 确定网格尺度11.2.3 色散与稳定性11.2.4 稳定性判据11.2.5 一维有损耗模式11.3 一维边界条件11.3.1 穆尔一阶吸收边界条件(ABC) 11.3.2 一维二阶边界条件11.4 二维无色散的叶氏算法11.5 二维吸收边界条件11.6 色散11.7 习题11.8 课题附录11A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第12章波束传播法(BPM)12.1 傍轴公式12.1.1 引言12.1.2 运算子D.和W12.1.3 傅里叶变换分步法的实施12.2 一般理论12.2.1 绪论12.2.2 慢变化包络近似(SVEA)12.2.3 半矢量BPM12.2.4 标量公式12.2.5 有限差分(龙D)近似12.3 1+1维有限差分波束传播法公式12.3.1 简单近似12.3.2 传播运算子方法12.3.3 透明边界条件12.4 结束语12.5 习题12.6 课题附录12A：龙D-BPM方程的推导细节附录12B：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第13章波分复用(WDM)器件13.1 WDM系统之基本13.2 基本的WDM技术13.2.1 光纤布拉格光栅13.2.2 阵列波导栅格13.2.3 藕合器和分束器13.2.4 无源藕合器的数学理论13.2.5 光隔离器13.3 BPM在光电器件中的应用13.4 课题附录13A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第14章光链路14.1 光通信系统14.2 设计光链路14.2.1 功率预算分析14.2.2 上升时间预算14.3 测量光链路性能14.4 线性系统的光滤波器14.5 基于滤波功能的光链路模式14.5.1 方脉冲的试验分析14.5.2 发射器14.5.3 光纤14.5.4 接收器14.5.5 光链路模型的实现14.6 习题14.7 课题附录14A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第15章光孤子15.1 线性光学极化率15.2 主要的线性效应15.2.1 克尔效应.15.2.2 受激拉曼散射.15.3 线性薛定诗方程的推导15.4 分步傅里叶方法15.4.1 分步傅里叶变换法15.4.2 对称分步傅里叶变换法15.5 数值结果15.5.1 单孤子15.5.2 惆瞅孤子波.15.5.3 两个相互作用的孤子波.15.6 基于孤子通信的几个结论15.7 习题附录15A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第16章光伏电池16.1 引言16.2 光伏电池原理16.3 光伏电池的等效电路16.3.1 基本模型16.3.2 其他模型16.4 多结光伏电池16.4.1 多结量子点16.4.2 中间带光伏电池16.4.3 数值仿真的作用附录16A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献第17章超材料17.1 引言17.2 韦谢拉戈方法17.2.1 波动方程17.2.2 左手材料17.2.3 光线的折射17.3 如何构造超材料17.3.1 在微波下超材料具有负有效介电常数17.3.2 磁学性能：开口环振荡器(SRR)17.4 超材料的一些应用17.4.1 完美透镜17.4.2 在超材料中的静止光17.4.3 隐形17.4.4 光学黑洞17.5 有源超材料17.6 特别加注的参考书目附录17A：本章Matlab的函数清单和代码参考文献附录AMatlab的基本知识A.1 m-文件的工作部分A.2 基本法则A.3 Matlab编程中的良好习惯A.3.1 预置内存A.3.2 矢量化的循环A.4 作图之基本A.4.1 二维作图之基本A.4.2 二维作图A.4.3 三维作图和动画作图A.5 基本的输入-输出。

第8章 反馈控制电路

第8章 反馈控制电路

8.2
8.2.1 自动频率控制（ AFC ）电路由频率比较器、低通 滤波器和可控频率器件三部分组成,如图8―7所示。
r r(s)
频率比较器 Kp
ue Ue(s)
低通滤波器 H(s)
uc Uc(s)
可控频率器件 Kc
输出 r(s) 信号
r
图8―7 自动频率控制电路的组成
可控频率器
这里是以固定中频fI作为鉴频器的中心频率,亦作为AFC 系统的标准频率。
fI＝| fs －f0 | fs 混频 f0 本振 (压控振) 低通 滤波器 中放 fI
中心频 率fI 鉴频 低放
图8―8 调频通信机的AFC系统方框图
自中放来
限幅 放大
移相 网络
u2 u1
uo
图8―9 AFT原理方框图
8.3
(8―4)
Uo
0
Ui
图8―4 简单AGC特性曲线
Uo
Uo max Uo min 0 Uimin Uimax Ui
图8―5 延迟AGC特性曲线
2．延迟AGC 在延迟AGC电路里有一个起控门限 ,即比较器参考
电压Ur,它对应的输入信号振幅Uimin,如图8―5所示。
VCC VD － 至信号 检波 ＋ 延迟 电压 C1 R1 R AGC电压 C
PD
ud(t)
LF
uc(t)
VCO
uo(t) 输出信号
图8―10 锁相环的基本构成
设参考信号为
ur (t ) Ur sin[rt r (t )]
输出信号为
(8―10)
若参考信号是未调载波时,则θr(t)=θr=常数。设
uo (t ) Uo cos[ot o (t )]

第8章光纤传感器应用分析ppt课件

第8章光纤传感器应用分析ppt课件

光强
(3) 基于磁致伸缩和布拉格光纤光栅的电流传感器
反射光谱
λB
布拉格波长 B 2neff
传感器头
磁致伸缩材 料
螺线管内磁场 B 0nI
光纤光栅电流传感器结构 1
宽光谱光源 波长测量
环形器
信号 处理
施加磁场改变光栅的周 期，使其反射波长产生 变化。
电流传感器结构 2
GMM--磁致伸缩材料
弱而伸缩，使得通过光纤的光
程发生变化。信号光与参考光
干涉后，得到与磁场成比例的
输出信号。这种磁场传感器灵
敏度高，分辨率可达10-12T, 可
用于测量磁场、探矿等。
光纤 干涉仪测量
a）光纤马赫—泽德尔磁场传感器
光源
3dB
磁场
磁致伸缩材料被覆 光纤作为测量臂
测量臂
3dB
耦合器
耦合致伸缩效应的物理解释
在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的 交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子的 自旋磁矩平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和 状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域称为磁畴。
磁畴
单晶磁畴结构示意图
多晶磁畴结构示意图
磁场增强 H
在外磁场作用下，磁矩与外磁场同方向排列时的磁 能将低于磁矩与外磁反向排列时的磁能，结果是自 发磁化磁矩和外磁场成小角度的磁畴处于有利地位， 这些磁畴体积逐渐扩大，而自发磁化磁矩与外磁场 成较大角度的磁畴体积逐渐缩小。随着外磁场的不 断增强，取向与外磁场成较大角度的磁畴全部消失， 留存的磁畴将向外磁场的方向旋转。
沉积镍薄膜
裸光纤
几种敏感元件的基本结构
a) 被覆式 b) 心轴式 c) 带式
被覆材料

光纤通信原理 第一章 题库

光纤通信原理 第一章 题库

第一章光纤通信概述选择题1、第四代光纤系统采用光放大器增加中继距离和采用( C )增加比特率为特征。

A.频分复用B.时分复用C.波分复用D.码分多址2、第一代光纤通信系统在20世纪70年代末投入商业应用，第一代光纤通信系统的光源的波长为( A )A.0.85μmB.1.3μmC.1.55μmD.2μm3、提高光纤通信最大传输量的方法是( B )A.减少传输码速率，提高传输的光波的数量B.提高传输码速率，提高传输的光波的数量C.提高传输码速率，减少传输的光波的数量D.减少传输码速率，减少传输的光波的数量4、所谓全波光纤是设法消除( D )附近的水吸收峰，使光纤的可用频谱大大扩展，用来满足城域网面临复杂多变的业务环境。

A.1550nmB.1565nmC.1365nmD.1385nm5、光纤通信的应用主要体现在( A )①光纤在公用电信网间作为传输线②满足不同网络层面的应用③光纤宽带综合业务数字网及光纤用户线④作为危险环境下的通信线⑤应用于专网A．①②③④⑤B．①②③C．③④⑤D．②③④⑤6、光纤通信指的是( B )A.以电波作为载波，以光纤为传输媒介的通信方式B.以光波作为载波，以光纤为传输媒介的通信方式C.以光波作为载波，以电缆为传输媒介的通信方式D.以激光作为载波，以导线为传输媒介的通信方式7、1966年英籍学者（ A ）在Proc.IE上发表了《用于光频的光纤表明波导》,该文从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。

A.高锟B.贝尔C.伦琴D.赫兹8、光纤通信经历了从小容量到大容量、从短距离到长距离、从旧体制PDH到新体制（ C ）的迅猛发展。

A．SDC B．DSH C．SDH D．FDH9、光纤通信所使用的波段为( A )A.0.8um-2.0um ；B.0.01um-0.39um ；C.0.39um-0.79um ；D.100um-1000um 。

10、下面关于“光纤通信的优势”说法不正确的是（ B ）A.损耗低，传输容量大；B.资源丰富，成本低廉；C.通信质量高；D.抗电磁，抗雷击，抗雨水，保密性好。

第8章 DWDM网元类型、网络拓扑及保护

第8章 DWDM网元类型、网络拓扑及保护
网网系系网光网网网管管管网管管管网网网网网网网网图816环形组网时网络管理信息通道备份示意图某段传输失效时但是当某段中某站点两端都失效时或者是在点对点和链形组网中某段传输失效时网络管理信息通道将失效这样网络管理者就不能获取失效站点的监控信息也不能对失效站点进行操作
光网络基础知识
目录
目录
第 8 章 DWDM 网元类型、网络拓扑及保护.............................................................................8-1 8.1 DWDM 网元类型 ................................................................................................................ 8-1 8.1.1 光终端复用设备 ....................................................................................................... 8-1 8.1.2 光线路放大设备 ....................................................................................................... 8-2 8.1.3 光分插复用设备 ....................................................................................................... 8-2 8.1.4 电中继设备 .............................................................................................................. 8-4 8.2 DWDM 网络的物理拓扑 ..................................................................................................... 8-5 8.2.1 点到点组网 .............................................................................................................. 8-5 8.2.2 链形组网 .................................................................................................................. 8-5 8.2.3 环形组网 .................................................................................................................. 8-5 8.3 DWDM 组网考虑的要素 ..................................................................................................... 8-7 8.3.1 色散 ......................................................................................................................... 8-7 8.3.2 光功率...................................................................................................................... 8-8 8.3.3 光信噪比 .................................................................................................................. 8-8 8.3.4 非线性效应 ............................................................................................................ 8-10 8.4 DWDM 网络保护 .............................................................................................................. 8-15 8.4.1 光通道保护 ............................................................................................................ 8-15 8.4.2 光线路保护 ............................................................................................................ 8-16 8.4.3 网络管理信息通道备份 .......................................................................................... 8-16
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S Pout
增益饱 和
饱和功率：放大器增益降至小信号增益一半时的 输出功率。
线性放大 区域
G0 ln 2 PS G0 2
饱和区域
PS为饱和功率
• 8.4 基本概念
8.4.3 放大器噪声

半导体光放大器中，受激辐射总是伴随有自发辐射的产生，自 发辐射也与信号一起被放大，产生放大自发辐射噪声（ASE)。
对大多数实际的放大器NF均超过3dB ，并可能达到6～8dB。
希望放大器的NF尽可能低。
• 8.5 光放大器类型 8.5.1 掺铒光纤放大器 1 工作原理
• EDFA 主要由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、耦合器、光隔离器及组成， 结构如图所示。
EDFA的核心部件为掺铒光纤。
泵浦光除了980nm和1480nm外，514nm、532nm、667nm 和800nm
3. 声光滤波调节： 根据各信道功率，反馈控制放大器输出端的多通道声 光带阻滤波器，调节各信道输出功率使之均衡，动态均衡 需要解复用、光电转换、结构复杂，实用性受限
增益平坦/均衡技术
4.预失真技术
不灵活，传输链路变换后，输入功率也要随之调整
增益钳制
•EDFA对信道的插入、分出或信道无光故障等因素引起的输入光 功率的变化（较低速变化）能产生响应--瞬态特性 •瞬态特性使得剩余信道获得过大的增益，并输出过大的功率， 而产生非线性，最终导致其传输性能的恶化--需进行自动增益控 制
nsp N2 N 2 N1
基态的粒子数
自发辐射系数或 粒子数反转系数
对于原子都处于激发态或 完全粒子数反转的光放大器， nsp=1; 当粒子数不完全反转时， nsp>1；
激发态的粒子数
噪声指数为：
NF 10 lg[
2(G 1)nsp G
] 10 lg( 2nsp )
对nsp=1的完全粒子数反转的理想放大器，被放大信号的SNR 也降低了二倍（或3dB）。
•对于级联EDFA系统，瞬态响应时间可短至几十s，要求增益控 制系统的响应时间相应为几～几十s
增益钳制技术(1)
• 电控：监测EDFA的输入光功率，根据其大小调整泵浦功率，从而实现增 益钳制，是目前最为成熟的方法。
In
EDFA
Out
LD
Pump
泵浦控制均衡放大器（电控）
增益钳制技术(2)
• 在系统中附加一波长信道，根据其它信道的功率，改变附加 波长的功率，而实现增益钳制。
（2） 工作波长 几米长的短掺铒光纤，最大增益的波长位于1530nm~1535nm 光功率沿着光纤长度而增加，增益是可以累计的。
C波段放大器的波长范围1530nm~1565nm，掺铒 L波段放大器的波长范围1570nm~1605nm，铒-铝共掺
（3） 增益均衡 EDFA在其在其整个工作波长范围的增益是不均衡的。 解决EDFA的增益不均衡的问题的解决办法： 1）增加光滤波器来减小最强光谱线的功率； 2）利用不同类型的光放大器，如拉曼光纤放大器。
多峰值、带宽 窄，不适合通 信系统应用， 只可用于一些 信号处理。
行波半导体光放大器
• TW－SOA与FP－SOA的区别在于端面的反射率大小， TW－SOA具有极低的端面反射率，通常在0.1%以 下。 • 降低端面反射方法： 倾斜有源区法、窗面结构。 • TW－SOA的增益、增益带宽和噪声特性都可以满 足光纤通信的要求，但如下两个缺点限制着它在 光纤通信中的实际应用： – 对光信号偏振态的敏感性； – 对光信号增益的饱和性。
反向泵浦为主，也可同向泵浦。（拉曼增益与泵浦功率成正比）
支撑技术: 大功率泵浦激光器，目前已取得实用化。
• 8.5 光放大器类型
8.5.3 布里渊光纤放大器(SBR)
受激布里渊散射原理 • 当一个窄线宽、 高功率信号沿光纤传输时， 将产 生一个与输入光信号同向的声波， 此声波波长为 光波长的一半， 且以声速传输。 理解非线性布里 渊效应的一个简单方法是将此声波想像为一个把 入射光反射回去的移动布拉格光栅， 由于光栅向 前移动， 因此反射光经多普勒频移后变为一个较 低的频率值。 • 对于工作于1.3434 μm的二氧化硅光纤， 布里渊 频偏约为11 GHz， 且决定于光纤中的声速， 反射 光线宽取决于声波的损耗， 它可在几十至几百兆 赫兹的范围内变动。
第二级反向泵浦: 得到高的输出功率
3 泵浦方式
（2） 基本应用
EDFA具体的应用形式：后置放大器、在线 放大器、前置放大器和补偿器件损耗放大器。
EDFA的增益平坦技术：应用可调光衰减器 EDFA的增益锁定技术：通过功率监测和自动反馈控制 系统以解决EDFA的增益竞争 EDFA的增益竞争：EDFA的输入波道发生变化时，导致输入光 功率的变化，会使EDFA的增益能量重新分配。
• 8.5 光放大器类型
8.5.3 布里渊光纤放大器
光纤纤芯 输入信号 (0＝1 94 THz) A＝5 .8 mm /s 反射信号 ( 0－B) 0 .5 3利用强激光与光纤中的弹性声波场相互作用 产生的后向散射光来实现对光信号的放大。 其主要特点是高增益、 低噪声、 窄带宽， 因而可 以形成分布式放大， 用作光滤波器
EDFA的主要优点有： • 工作波长正好落在光纤通信最佳波段 (1500～1600 nm) ； 其主体是一段光纤 (EDF) ，与传输光纤的耦合 损耗很小， 可达0.1 dB。
• 增益高，约为30～40 dB; 饱和输出光功率大， 约为 10～15 dBm； 增益特性与光偏振状态无关。
• 噪声指数小， 一般为4～7 dB； 用于多信道传输时， 隔离度大，无串扰，适用于波分复用系统。 • 频带宽，在1550 nm窗口，频带宽度为20～40 nm， 可进行多信道传输，有利于增加传输容量。
（4） 噪声系数 EDFA的噪声主要包括：1）信号光的散粒噪声；2）放大的 自发辐射光的散粒噪声；3）自发辐射光谱与信号光之间的 差拍噪声；4）自发辐射光谱间的差拍噪声。
EDFA的噪声系数与输入信号功率、泵浦方 式和泵浦波长有关。 1）在小信号情况下，EDFA的噪声系数随着 输入信号光功率的增加而略微减小，而在 EDFA处在饱和状态时，噪声系数随着信号 功率的增加而增大。 2） EDFA的噪声系数会随泵浦功率的增加而 减小。 3）当掺铒光纤长度增长时，同向泵浦方式的噪声系数最小，双向居中， 反向泵浦最大。 4）980nm泵浦激光器采用的是三能级工作方式，具有比较高的反转水平， 良好的噪声性能。1480nm泵浦的是二能级工作方式，噪声性能比较差， 输出功率较大。
ASE噪声是主要的噪声源。

光放大器在放大过程中都会把ASE噪声叠加到信号光上，导致 被放大信号的信噪比（SNR）下降，其降低程度通常用噪声指 数NF来表示，其定义为：
( SNR)in NF (dB) 10 log10 ( SNR) out
ASE噪声近似为白噪声，噪声功率谱密度为：
Ssp G 1nsp h
与半导体激光器工作原理类似。
n
p
外加正向偏压实现结区粒子数反转 泵浦导致受激辐射，信号光被放大 内部的自发辐射产生自发辐射噪声(ASE)，它也会被放大 没有谐振腔的选择，SOA将同时输出放大的光信号和自发辐 射噪声
• 8.5 光放大器类型
8.5.4 半导体光放大器
SOA也是一种重要的光放大器，其结构类似于普通的半导体激光器。
3 应用 （1） 泵浦方式
1）前向泵浦：具有良好的噪声性能 2）反向泵浦：输出功率高； 3）双向泵浦：良好的增益和噪声性能，成本高。
多级泵浦
Er3+ Doped Fiber
Input Signal
Optical Isolator Pump 第一级同向泵浦: 得到低的噪声指数 Pump
Output Signal
EDFA的工作原理：Er+3吸收泵浦能量，由基态跃迁 到高能级泵浦态，对于不同的泵浦波长，电子跃迁 至不同的能级，当用980nm波长泵浦时， Er+3从基态 跃迁至泵浦态，由于泵浦态载流子的寿命时间只有 1us，电子以非辐射方式由泵浦态迅速预驰至亚稳态， 在亚稳态上载流子有较长的寿命，在源源不断的泵 浦作用下，亚稳态上的粒子数积累，从而实现粒子 数反转分布。当由1550nm光信号通过已被激活的掺 铒光纤时，在光信号的感应下，亚稳态上的粒子以 受激辐射的方式跃迁到基态。对应于每一次跃迁， 都将产生一个与感应光子完全一样的光子，从而实 现了利用泵浦光能作用，通过掺铒光纤的饵离子受 激辐射使光信号在传播过程中不断得到放大。
• 8.3 工作波段
• 8.3 工作波段
• 8.4 基本概念
8.4.1 功率放大
γ是增益系数，z为增益介质长度。
光功率等于光强与光束剖面的乘积。
增益系数：
光纤通信工程中，放大器的增益G常用dB表示。
• 8.4 基本概念
8.4.2 增益饱和 输入光功率较小时，G是一常数，即输出光功率Pout与输入光功率Pin成正 比例。G0光放大器的小信号增益。 当Pin增大到一定值后，光放大器的增益G开始下降。 G0 3dB Ps
EDFA也有固有的缺点： (1) 波长固定，只能放大1.55μm左右的 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。
2 工作特性
（1） 增益与输出功率
输入功率小，增益大；输入功率大，增益就会出现饱和。 即：输入功率随着输入功率的增加而降低。
po 输入的泵浦光功率
饱和增益： Gs
0：输入信号功 率对泵浦光功率 的比例
1 o o G (1 o )
f p Ps (0) o f s Pp (0)
Ps (0) 信号光的功率
f p 泵浦光的频率