掺铒光纤放大器在通信网中的应用课程设计论文正文_毕业论文.doc

光纤通信课程设计 题目：掺铒光纤放大器在通信网中的应用 院（系）名称 专 业 班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 2015年6月20日 摘 要 光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。光纤通信具有通信容量大、传输速率高、使用寿命长,等诸多特点。因而得到了普遍的应运，其中光放大器是光纤系统中的重要组成部分。 本论文介绍了掺铒光纤放大器的相关理论。首先对掺铒光纤放大器的历史进行大致的简介，以及对光放大器的种类和掺铒光纤放大器工作原理进行了介绍 关键字：光纤通信掺铒光纤放大器 目录 1绪论 1 1.1概述 1 1.2掺铒光放大器的发展及介绍 1 .3 EDFA的优缺点 2 4 2.1 EDFA光放大机理 4 2.2 EDFA的工作原理 7 2.3 EDFA结构和泵浦方式 7 2.3.1同向泵浦 8 2.3.2反向泵浦 8 2.3.3双向泵浦 9 2.4 EDFA的主要应用 9 2.4.1 EDFA作为前置放大器 9 2.4.2 EDFA作为功率放大器 10 2.4.3 EDFA作为光中继器 10 3 EDFA的工作特性分析 11 3.1 EDFA的主要工作特性参数 11 3.1.1功率增益 11 3.1.2输出饱和功率 13 3.1.3噪声系数 13 3.2 EDFA性能的定性分析 14 4 基于OptiSystem的EDFA仿真 16 4.1掺铒光纤放大器在通信网中瑞利散射 16 4.1.1仿真系统电路图布局 16 4.1.2 仿真参数设置及结果分析 17 4.2掺铒光纤放大器增益波分复用光波系统 23 4.2.1 仿真系统电路图布局 23 4.2.2 仿真参数设置及结果分析 24 5 结论 26 致谢 27 参考文献 28 1绪论 1.1概述 如今用光纤来传递信息已成为非常重要的信息传递方式。在光纤通信系统中光放大又是一个非常重要的环节。光放大器是可将微弱的光信号直接进行光放大的器件。它的出现使光纤通信技术产生了质的飞跃；它使光波分复用技术，光孤子通信技术迅速成熟并得于商用，同时他为未来的全光通信网奠定了扎实的基础，成为现代和未来光纤通信系统中不可少的重要器件。 在光放大器，尤其是掺铒光纤放大器（EDFA）的研制成功使光纤通讯技术产生了革命性的变化：用相对简单廉价的光放大器代替长距离光纤通信系统中传统使用的复杂昂贵的光－电－光混合式中继器，从而可实现比特率及调制格式的透明传输，尤其是和WDM技术的珠联璧合，奠定了向未来的全光通信发展的基础。 EDFA是目前光放大器市场的主流品种，在DWDM系统、接入网和有线电视领域得到广泛应用，在CATV系统中通常作为功率放大器以提高发射机的功率，使发射机覆盖的用户数大大增加，也可作为光纤线路的中继放大器，以补偿光分路器及线路损耗，使传输距离大大增加。光纤放大器与其他放大器比较，具有输出功率大、增益高、工作带宽宽、与偏振无关、噪声指数低、放大特性与系统比特率、数据格式无关等特点，它已成为新一代光通信系统的关键器件之一。 1.2掺铒光放大器的发展及介绍 掺铒光纤放大器(EDFA)，即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3 + 的光信号放大器。是1985年英国南安普顿大学首先研制成功的光放大器，它是光纤通信中最伟大的发明之一。掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒(Er)离子的光纤，它是掺铒光纤放大器的核心。从20世纪80年代后期开始，掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大的突破。在1999年，分子光电公司和蒂姆光子学公司制成首件掺饵波导放大器产品。极大地增加了光纤通信的容量成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。 石英光纤掺稀土元素(如Nd、Er、Pr、Tm等)后可构成多能级的激光系统，在泵浦光作用下使输入信号光直接放大。提供合适的反馈后则构成光纤激光器。掺Nd光纤放大器的工作波长为1060nm及1330nm，由于偏离光纤通信最佳宿口及其他一些原因，其发展及应用受到限制。EDFA及PDFA的工作波长分别处于光纤通信的最低损耗(1550nm)及零色散波长(1300nm)窗口，TDFA工作在S波段，都非常适合于光纤通信系统应用。尤其是EDFA，发展最为迅速，已实用化在掺铒光纤发展的基础上，不断出现许多新型光纤放大器，例如，以掺铒光纤为基础的双带光纤放大器(DBFA)，是一种宽带的光放大器，宽带几乎可以覆盖整个波分复用(WDM)带宽。类似的产品还有超宽带光放大器(UWOA)，它的覆盖带宽可对单根光纤中多达10