SBS阈值及对1550nm光传输网络设计的影响

SBS阈值及对1550nm光传输网络设计的影响发布时间:2010年7月25日作者:王岩伟我们在做1550nm光传输网络时，当光纤中注入的光功率达到一定值时，激光分子和光纤中分子相互作用，会产生大量的反射波，导致信号指标急剧下降，这种现象叫受激布里渊散射，即SBS，这时的入纤光功率值就叫SBS阈值。

SBS现象往往只存在于1550nm的光网络中，在1310nm的传输网络中，由于光功率低，所以不存在SBS现象，在1310nm升级到1550nm的网络建设中，很多时候可能忽视了这一问题，造成设计方案的错误而倍受周折。

在1550nm的传输网中，我们做长距离的1550nm的传输设计时，除了光功率要达到要求，还要考虑SBS阈值。

SBS值是由前端使用的1550nm光发射机的指标决定的，由于目前1550nm传输使用的基本上都是外调制器，光谱很窄，容易产生SBS，所以光发射机通常会用高频对激光器进行浅调制，将光谱展宽，但是光谱的展宽会增加信号的色散，如果控制不好，将会使非线性失真增加；而降低调制度，则会降低载噪比，所以在实际应用中选择SBS阈值可调的光发最好，线路较短时，可设置较大的SBS，采用1级高功率EDFA放大，高光功率入纤；而在线路较长的情况下，应设置较小的SBS使用较小的入纤功率，通过多级低功率EDFA放大来延长传输距离；而在传输距离极短的情况下，例如EDFA到光分路器（1米），可忽略SBS。

我们可以假设2个虚拟的传输案例来进行细致的说明：案例一：假设由总前端送1550nm光信号到A、B、C三个分前端机房，三点距离分别为20KM、20KM、10KM，总前端光发射机的sbs为22（假设值，目前很难达到该数值），如何来设计该传输网络。

如图1设计，该设计使用了2台17db的EDFA来组网，忽略了前端光发22的SBS 值，虽然可以达到传输效果，但采用2台EDFA造成了浪费，提高网络成本，正确的设计应该如下图：案例二：同案例一相同的传输网络，前端的光发射机的SBS变为17。

《InP基1550 nm半导体激光器外延结构设计及其光电性能研究》篇一一、引言随着信息技术的快速发展，光通信技术在长距离、大容量通信系统中发挥着重要作用。

作为光通信系统的核心元件之一，半导体激光器在光电领域得到了广泛的应用。

本文针对InP基1550 nm半导体激光器的外延结构设计及其光电性能进行了深入研究，为进一步优化激光器性能、提升通信系统效率提供理论支持。

二、InP基1550 nm半导体激光器概述InP基1550 nm半导体激光器是一种以InP为基底材料，工作波长为1550 nm的半导体激光器。

由于其具有低损耗、高带宽等优点，在光通信系统中得到了广泛应用。

然而，激光器的性能受外延结构、材料质量、制造工艺等多种因素影响。

因此，对InP 基1550 nm半导体激光器的外延结构设计及其光电性能进行研究具有重要意义。

三、外延结构设计3.1 结构设计思路本研究所设计的InP基1550 nm半导体激光器外延结构，主要考虑了以下几个方面：波导层、有源区、注入区以及电流阻挡层等。

通过优化各层厚度、掺杂浓度及组分等参数，实现激光器的优异性能。

3.2 具体结构设计本结构采用多量子阱（MQW）作为有源区，以提高激光器的增益和光子寿命。

同时，通过引入电流阻挡层，有效控制电流的分布，降低阈值电流密度。

此外，优化波导层的设计，提高光束质量，降低传输损耗。

四、光电性能研究4.1 实验方法本实验采用分子束外延（MBE）技术制备InP基1550 nm半导体激光器外延片，并通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术制备器件。

利用光学测试系统、电流电压测试仪等设备对激光器的光电性能进行测试和分析。

4.2 实验结果与分析（1）阈值电流密度：本研究所设计的InP基1550 nm半导体激光器阈值电流密度较低，表明器件具有较好的电流注入效率。

这主要得益于电流阻挡层的优化设计以及有源区的多量子阱结构。

（2）光束质量：通过优化波导层设计，本激光器具有较低的光束发散角和较小的传输损耗。

1550nm光传输系统中的掺铒光纤放大器文章类型：技术与应用文章加入时间：2006年7月3日2:24一、前言众所周知，光纤在1550nm窗口具有最低的损耗。

光放大器的引入，特别是掺铒光纤放大器（EDFA）的应用使1550nm光纤系统远距离传输得以实现。

光放大器根据增益介质的不同可分为两类：一类采用活性介质，如半导体材料和掺稀土元素（Nd，Sm，Ho，Er，Pr，Tm和Yb等）的光纤，利用受激辐射机理实现光的直接放大，如半导体激光放大器（SOA）和掺杂光纤放大器；另一类基于光纤的非线性效应实现光的放大，典型的为拉曼光纤激光放大器和布里渊光纤激光放大器。

由于半导体激光放大器（SOA）与光纤耦合困难，对光的偏振特性敏感，噪声及串扰大，严重影响了它的应用；而非线性光纤放大器主要采用受激拉曼散射效应的拉曼光放大器，其缺点是需要的泵浦功率较高。

约0.5~1W，实现比较困难；而掺铒光纤放大器（EDFA）由于工作窗口在1550nm，增益高、噪声低、输出功率大，增益特性稳定、增益与偏振无关等特点，可实现信号的“透明”传输，得以在系统中广泛应用。

所谓“透明”传输是指可同时传输模拟信号和数字信号，高比特率和低比特率信号。

二、EDFA的基本工作原理1、EDFA光放大器的基本结构图1 EDFA光放大器原理性光路图图1给出了正向泵浦的EDFA光放大器的原理性光路，其主体是泵浦源与掺铒光纤。

WDM为波分复用器，它的作用是将不同波长的泵浦光与信号光混合而送入掺铒光纤。

光隔离器的作用是防止反射光对光放大器的影响，保证系统稳定工作。

滤波器的作用是滤除放大器的噪声提高系统信噪比。

在泵浦光作用下的掺铒光纤中，通过光与工作物质的相互作用，泵浦光能量转移给信号光而将其放大。

掺铒光纤放大器（EDFA）采用掺铒离子单模光纤作为增益介质，在泵浦光激发下铒离子由低能级跃迁到高能级得到粒子数反转分布，在信号光诱导下实现受激辐射放大。

2、泵浦方式泵浦源为放大器源源不断的提供能量，在放大过程中将能量转换为信号光的能量。

SBS的阈值问题首先，SBS是一种非线性光学现象，可以发生在1310nm波段，也可以发生在1550nm波段，由于1550nm波段的外调制方式，以及EDFA出现，所以SBS现象比较普遍。

当入纤光功率超过某个门限(阈值)的时候，SBS现象就会发生，它会造成系统CNR/CSO的迅速下降。

提高SBS阈值是很多发射机以及在宣传的。

但是高的SBS阈值是一个双刃剑，一方面高的SBS阈值可以提高入纤光功率，增加传输距离，但是在实现技术上，很多厂家是以牺牲色散指标来作为代价的，换句话说就是传输距离此时不是受SBS影响，而是收色散以及成为自相位调制现象的影响，反而距离缩短了。

当然，如果不看指标，盲目宣传高SBS阈值是没有一点意义的，说得难听一些就是，是骗人的把戏！有两种设备：一种是用于接入网的，传输距离小于10Km，我们这边已经有SBS做到23dBm的发射机了，但是注意传输距离！还有一种设备，号称光谱谱线窄，只有几KHz(为了降低色算)，但是SBS又可以调得很大(为了高功率入纤)，对此我一直很困惑，这种宣传是自相矛盾。

其实挑选1550nm光发射机很简单的方法就是：问2个问题(1)你这个发射机SBS做到某个值的时候，点对点，满频道，真实光纤传输距离可以做到多少------------看看能吹到什么程度！(2)做到这个距离的时候，你系统的CNR/CSO/CTB是多少-------------这个是关键哦，一招制敌！为了保证光信号在光纤中能进行远距离传输，一定要使光信号在光纤中反复进行全反射，才能保证衰减最小，色散最小，到达远端。

实现全反射的两个条件为：1、一定要使光纤纤芯的折射率n1大于光纤包层的折射率N2；2、光入光纤的光线向纤芯---包层界面入射时，入射角θ应大于临界角θc，光的折射和反射定律：入射角=反射角，所以∠θ=∠θ2n1sinθ=n2sinθ1 因n1>n2 则θ1 〉θ，当θ1=π/2 ，θ=θc为临界角，θ继续增大，则形成全反射，无折射。

广电远距离光网信号的传输中的SBS阈值分析摘要:本文通过对广播电视光纤信源传输系统建设的一些总结，简单介绍了1310nm光发射机与1550nm光发射机在光网络传输系统中特点，主要分析了在1550nm光发射机中SBS现象的产生及影响，以及SBS阈值的分析应用。

关键词：SBS阈值；入纤功率；非线性失真；色散光纤通信是现代通信网最主要的技术手段，在信息网络建设方面起到十分重要的作用，其容量大、损耗低、安全稳定等独特特点越来越受到人们的青睐。

同样，光纤网络传输也被广泛应用于广播电视前端信源系统的网络优化中。

目前，多数广播电视台的播控中心与发射中心都互为独立部门，且相距距离较远，广播电视节目信号从播控中心经过平台上载、打包处理，再经由不同的路由方式分别以主备信源的形式传送至发射中心。

以河北台广播和电视节目信号为例，其播控中心位于石家庄市区，而承担主要传输、发射和安全播出任务的307发射台设在几十公里外的市郊。

本文主要对307发射台在光纤信源系统建设中所遇到的SBS 阈值问题进行分析光网络传输常见有1310nm和1550nm两种波长传输模式，若选用波长较小的1310nm光网传输方式，虽然降低了光纤色散，但由于距离较远导致传输损耗增大，在实际使用中未必能达到发射中心机房的技术指标要求，所以需要选用适合长距离传输的1550nm波长传输模式以满足实际需求，但是，在使用1550nm 光纤传输模式时，就不得不考虑光信号在传输系统中出现的SBS（受激布里渊散射）效应、SPM（自相位调制）以及光纤中存在的其它非线性影响等，其中SBS 是影响远距离光网传输最普遍的因素。

SBS即受激布里渊散射，是一种非线性光学现象。

通常出现在1550nm的光传输网络中，当光纤的入纤光功率达到并超过一定值时，激光与光纤就会相互发生作用，从而出现大量非线性失真，并且该失真会与光纤长度成正比不断增大，进一步导致传输系统的CNR/CSO等指标迅速下降，这种由大量非线性失真形成的对整个传输系统的影响就是受激布里渊散射现象。