2011年第7章掺铒光纤放大器.ppt

7.2 光波分复用技术 7.3 光 交 换 技 术 * 在线光放大器。在单模链路中，光纤色散的影响较小，限制中继距离的主要因素是光纤衰减，这种链路不一定需要信号的完全再生，简单的光信号放大就足够了。因此，光放大器可以用来补偿传输损耗并且增加再生中继器间的距离，如图11.1(a)所示。 前置放大器。图11.1(b)中，光放大器作为光接收机的前端放大器。在光电检测之前将弱信号放大，可以抑制在接收机中由于热噪声引起的信噪比下降。与其他前端设备（雪崩光电二极管或光外差检测器）相比较，光前置放大器提供了较大的增益系数和较宽的带宽。 功率放大器。功率放大器应用是指在光发送机之后安装一个放大器，以提高发送功率，如图11.1(c)所示。根据放大器增益和光线损耗，传输距离可以增加10～100km，如果在接收端同时使用放大技术与光前置放大器，可以达到200～250km的无中继海底传输。 LAN功率放大器。也可以在局域网中将光放大器用作附加的放大器，来补偿耦合插入损耗和功率分配损耗。图11.1(d)给出了一个在星形耦合器前放大光信号的例子。 * 泵浦光功率转换为信号光功率的效率很高，达到92.6%。当泵浦光功率为60 mW时，吸收效率［(信号输入光功率-信号输出光功率)/泵浦光功率］为88%。 饱和输出功率：饱和增益下降3dB所对应的输出功率为3dB饱和输出功率。代表最大输出能力 * * 在铒粒子受激辐射的过程中， 有少部分粒子以自发辐射形式自己跃迁到基态， 产生带宽极宽且杂乱无章的光子， 并在传播中不断地得到放大， 从而形成了自发辐射放大ASE(Amplified Spontaneous Emission)噪声， 并消耗了部分泵浦功率， 因此， 需增设光滤波器以降低ASE噪声对系统的影响。 目前， 由于980 nm和1480 nm的泵浦效率高于其他波长的泵浦效率， 因此它们得到了广泛的应用， 并已完全商用化。 * SOA和EDFA的带宽范围都在1到5THz。输出功率在单向泵浦时可达14dBm，双向泵浦时可达17~20dBm，噪声系数可低至 3~4dB 在光纤通信系统中除了大家熟知的时分复用(TDM)技术外， 还出现了其他的复用技术，例如 光时分复用(OTDM) 光波分复用(WDM) 光频分复用(OFDM) 副载波复用(SCM) 7.2.1 光波分复用原理 1. WDM的概念 光波分复用(WDM： Wavelength Division Multiplexing)技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。 光波分复用（WDM）的基本原理是：在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用)，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开(解复用)，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用， 简称光波分复用技术。 2. WDM系统的基本形式 光波分复用器和解复用器是WDM技术中的关键部件，将不同波长的信号结合在一起经一根光纤输出的器件称为复用器(也叫合波器)。 反之，经同一传输光纤送来的多波长信号分解为各个波长分别输出的器件称为解复用器(也叫分波器)。 从原理上讲， 这种器件是互易的(双向可逆)，即只要将解复用器的输出端和输入端反过来使用， 就是复用器。 因此复用器和解复用器是相同的(除非有特殊的要求)。 WDM系统的基本构成主要有以下两种形式： (1) 双纤单向传输。 由于各信号是通过不同光波长携带的，因而彼此之间不会混淆。 在接收端通过光解复用器将不同波长的信号分开， 完成多路光信号传输的任务。 反方向通过另一根光纤传输的原理与此相同。 (2) 单纤双向传输。 双向WDM传输是指光通路在一根光纤上同时向两个不同的方向传输。所用波长相互分开， 以实现双向全双工的通信。 ? 插入损耗小 ? 隔离度大 ? 带内平坦，带外插入损耗变化陡峭 ? 温度稳定性好 ? 复用通路数多 ? 尺寸小等 3. 光波分复用器的性能参数 光波分复用器是波分复用系统的重要组成部分，为了确保波分复用系统的性能，对波分复用器的基本要求是： 7.2.2 WDM系统的基本结