用于放大长周期低占空比脉冲信号的EDFA设计详解.docx

PAGE 18 用于放大长周期低占空比脉冲信号的EDFA设计 Design a EDFA used to amplify the long period and low duty ratio pulse signal  1、绪论 随着光纤通信技术的迅猛发展，光纤通信系统的传输距离大大提高。通常，在构建光纤通信系统时，对于光信号的发射功率要有精准的估算，当传输链路引入的噪声造成线路损耗超过发射端入纤功率时，为了保证系统传输光信号质量，需要接入中继。传统中继基站需要经过光电转换、电放大、重整型和电光转换等一系列复杂的过程，尽管这个过程对长周期的中等速率单波长的光纤通信系统很适用，但对于高速多波长传输系统则是非常严重的问题。因此，为了补偿光信号在链路中的传输损耗，全光放大器引起了广泛的关注，最终，30nm以及更宽带宽的全光放大器应运而生。 无论是超远距离的海底链路，还是城域网中的光纤接入较短链路，光放大器都具有广泛的应用。超远距离传输系统中信号携带信息业务相对稳定，光放大器的输入功率电平变化不显著。然而，一旦系统需要上传输密集波分复用（DWDM）的多长波长信道，要求放大器必须具备宽谱的增益带宽。 EDFA的激活物质是由10m-30m长的轻度（1000ppm）铒稀土元素的光纤构成，光纤的基础材料可以分为石英、氟化物或者亚碲酸盐玻璃。EDFA的增益效果与基础材料和掺杂元素有着密切关系。超远距离光传输系统中通常使用掺铒石英光纤，而在某些情况下，可以掺入其他稀土元素来提高泵浦效率和放大器增益。EDFA的工作范围通常是1530nm到1560nm，即通常意义上的C波段。目前也已经提出了很多设计方案，可以将EDFA的增益带宽扩展到S波段或者其他波段。 1.1、课题的目的及意义 通过本论文设计，完成掌握光纤放大器的相关理论知识，掌握掺铒光纤的结构，熟悉掺铒光纤放大器的放大机理。熟练使用Optisystem软件。研究长周期低占空比脉冲信号的特点，在了解普通EDFA对长周期低占空比脉冲信号造成的畸变、SNR降低等不良影响的基础上，设计出适合放大长周期低占空比脉冲信号的EDFA。 1.2、研究现状 早在 1964 年就有人开始研究掺杂光纤放大器， 年就有人开始研究掺杂光纤放大器， 但是相关技术不够成熟，未能引起人们足够的重视， 1985 年，掺铒光纤年，掺铒光纤 （Erbium Erbium -doped fiber doped fiber doped fiber，EDF EDF）被南安普敦大学的 Payne 等人制作成功。1988 年，成功研制了泵浦光源波长为1480nm 的半导体激光器，低损耗的 ，低损耗的 EDF技术也趋于成熟，其性能已经完全满足实际使用的要求，加快了 EDFA的研制速度。 1991 年，通过用二能级均匀的速率传 输方程准确的模拟了 EDFA,分析了低增益区的 分析了低增益区的 EDFA的增益、噪声和饱特性。二十世纪九年代初，越来多人的开始研究 二十世纪九年代初，越来多人的开始研究 EDFA，使得 EDFA EDFAEDFA技术越来成 熟。 EDFA使得在光信号传输过程中，人们可以对直接放大而不再需要 使得在光信号传输过程中，人们可以对直接放大而不再需要，人们可以对直接放大而不再需要 经过光 -电-光转化后才能对信号放大了。 光转化后才能对信号放大了。 EDFA工作在 1550nm 波段 ，这正是光 纤通信的低损耗窗口。 EDFA具有较大的增益， 低噪声系数和宽带具有较大的增益， 低噪声系数和宽带具有较大的增益， 低噪声系数和宽带因此，它不仅能够放大单信道的号而且还应用于 因此，它不仅能够放大单信道的号而且还应用于 因此，它不仅能够放大单信道的号而且还应用于 WDMWDM 通信 系统用来 放 大多个不同信道里的号，能够很好和 WDMWDM 系统兼容。 可以 说， WDMWDM 和 EDFA的混合技术能够满足光纤通信 的混合技术能够满足光纤通信 超大 容量、超高速. 目前 EDFA的各项技术已经趋于成熟，研究出输功率高达 的各项技术已经趋于成熟，研究出输功率高达 30 dBm 的 产品并投入 使用， EDFA的泵浦效率高，工作性能稳定已经大规模应用于速 的泵浦效率高，工作性能稳定已经大规模应用于速 的泵浦效率高，工作性能稳定已经大规模应用于速 光纤通信 系统之中。目前对 系统之中。目前对 EDFA EDFAEDFA的研究还在继续，主要集中两个方面：一是 的研究还在继续，主要集中两个方面：一是 研究 EDF EDF的材料， 找寻大增益、宽带且平坦的 找寻大增益、宽带且平坦的 EDF，二是研究 ，二是研究的体放大性能， 希望能在 在已有的 EDF EDF技术上进行改造 技术上进行改造 得到更优越的，例 如能够通过寻找与铒离子共掺