掺铒光纤放大器

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光纤通信系统
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
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光纤通信系统
系统应用------用武之地
1 密集波分复用系统（DWDM）
2
有线电视系统（CATV）
3 光孤子通信系统（SOLITON）
第六章 光放大与色散补偿技术
问题的提出
长途光纤通信系统中如何解决光信号的衰减?
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光纤通信系统
本节内容
EDFA的结构组成 EDFA的工作原理 EDFA的特性参数
EDFA的特点与应用
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光纤通信系统
结构组成------ EDFA是什么样子？
泵浦源 光纤
耦合器 隔离器
掺铒 光纤
30
-20 dBm
-10 dBm
20
-5 dBm
10 1520
1540
1560
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EDFA增益曲线
小信号 增益
1580 Wavelength (nm)
光纤通信系统
EDFA噪声来源
能量源自文库
E3
E2
受 激
吸
激励光 收
e-
E1
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非辐射跃迁
自 发 辐 射
激发态
亚稳态 受 激 辐 射 輸出放大光
(1530-1570 nm)
基态
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光纤通信系统
为什么可以同时放大多个波长?
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光纤通信系统
关键技术之一：掺铒光纤
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
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光纤通信系统
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。
基态
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光纤通信系统
+10 dBm
ASE自发辐射噪声
没有输入信号时的ASE噪声
-40 dBm
1525 nm
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放大的信号光 + ASE
1575 nm
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光纤通信系统
如何解决?
Fn
2nsp
G 1 G
2nsp
nsp N2 N2 N1
表明：充分泵浦可以减小ASE噪声! 自学：EDFA的三种泵浦方式
➢ 980nm LD：首选。噪声低。 ➢ 1480nm LD：增益系数高。
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光纤通信系统
特性参数------如何评价?
1 增 益：信号的放大能力 2 噪 声：信噪比下降程度 3 带 宽：平坦放大波长范围
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光纤通信系统
Gain (dB)
40
P Input： -30 dBm
隔离器 +滤波器
光纤
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光纤通信系统
实物照片
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光纤通信系统
工作原理------如何进行光放大?
Er3+在能级间跃迁
能量
E3
980 nm
1480 nm E2 1570 nm
受 激
吸
激励光 收
E1
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非辐射跃迁 输入信号光
激发态
(sp1s)
亚稳态 受 (sp10ms) 激 辐 射 輸出放大光
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光纤通信系统
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光纤通信系统
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
分
Post OA
波
器
端局 A
端局 B
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光纤通信系统
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
请结合书籍和网络，提出解决EDFA在多信 道放大时增益不均衡的方案。