第六章-1-激光放大特性
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第六章光放大器6.1 光放大器简介6.2 半导体光放大器6.3 掺铒光纤放大器(EDFA)任何光纤通信系统的传输距离都受到光纤损耗或色散的限制,因此,在长距离传输系统中,每隔一定距离就需设置一个中继器以保证信号的质量。
中继器是将传输中衰减的光信号转变为电信号,并放大、整形和定时处理,恢复信号的形状和幅度,然后再变换为光信号(光-电-光过程),再继续由光纤传输。
这种方式的中继器结构复杂,价格昂贵,尤其对DWDM 系统,若采用光-电-光混合中继方式,则首先要对光信号进行解复用,然后对每一信道信号进行中继再生,再将各信道信号复用到光纤中进行传输,这样将需要大量中继设备,成本很高。
宽带宽的的各放大器可以对多信道信号同时放大而不需进行解复用,光放大器的问世推动了DWDM技术的快速发展。
•放大器带宽:放大器增益(放大倍数)降至最大放大倍数一半处的全宽度(FWHM )⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−∆=∆2ln 2ln 0L g g A νν0ωω=()ωG ()ωg 当 时, 和均达到最大值。
由图可知,放大器带宽比介质带宽窄得多。
右图为归一化增益和 随归一化失谐变化的曲线。
R τωω)(0−()ωG ()ωg Rτωω)(0−0G G 0g g 其实,只考虑了单纵模的情形。
(见下文后,回头再来理解。
)2. 增益饱和与饱和输出功率增益饱和是对放大器放大能力的一种限制。
由上式知,放大系数 在接近 时显著减小。
s P 当增大至可与 相比拟时,放大系数 随信号功率增加而降低,这种现象称为增益饱和。
P )(ωG 在前述讨论的基础上,设输入光信号频率位于增益峰值( )处,可推得(见马军山《光纤通信原理与技术》):0ωω=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⋅−−=s out P P G G G G 1exp 0s P out P G 饱和输出功率:放大器增益降至最大小信号增益值一半时的输出功率。
20G G =令 得到饱和输出功率为:s s out P G G P 22ln 00−=例 G 0>>2(如:增益为30dB, G 0=1000), P s out ≈0.69Ps, 表明放大器的饱和输出功率比增益介质的饱和功率低约3030%.%.三. 光放大器的类型光放大器主要有三类:(1)半导体光放大器(SOA, Semiconductor Optical Amplifier)注:有文献也把半导体光放大器写为SLA(Semiconductor Laser Amplifier)(2)掺稀土元素(铒Er、铥Tm、镨Pr、钕Nd等)的光纤光放大器,主要是掺铒光纤放大器(EDFA,Erbium-Doped Fiber Amplifier)。