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光 纤 通 信 第六章 光放大及波分复用技术 本章内容： 6.1 光放大器基础 6.2 半导体光放大器 6.3 掺铒光纤放大器 6.4 波分复用技术 6.1 光放大器基础 光纤的损耗和色散限制了通信距离。 色散 ⇒ 脉冲展宽 时间 输入信号 输出信号 损耗 ⇒ 衰减 时间 非线性 ⇒ 新频率 频率 6.1 光放大器基础 为了满足长距离通信的需要，必须在光 纤传输线路上每隔一定距离加入一个中 继器．以补偿光信号的衰减和对畸变信 号进行整形，然后继续向终端传送。 中继方法： 光电光混合中继器 结构复杂，价格昂贵，且不能用于波分复用系 统中。 全光中继器 对光信号进行直接放大。 6.1.1 光纤通信中的光电中继器 传统的光通信系统采用的是光电转换的中继器。 中继原理： 光信号首先由光电二极管转变成电信号。 电信号经电路整形放大后再重新驱动一个光源，实 现光信号的再生。 6.1.1 光纤通信中的光电中继器 缺点： 装置复杂 体积大 耗能多 特别对多信道复用和双向复用光纤通信系统，这种中 继方式十分复杂，极其昂贵。 对色散限制的系统，有必要对光信号进行再生， 采用光电转换的中继器。 对损耗限制的系统，只用对光信号进行放大，采 用光放大器。 光放大器优点：结构简单、价格便宜 6.1.2 光放大器的种类 半导体激光放大器（SLA ） 非线性光纤光放大器 掺杂光纤放大器 6.1.2 光放大器的种类 半导体光放大器 半导体激光器芯片两端镀上增透膜。 优点：单程增益高，小型化，容易与其他半导体器 件集成。 缺点： – 性能与光偏振方向有关， – 与光纤的耦合损耗大。 6.1.2 光放大器的种类 非线性光纤放大器 利用光纤中的非线性效应，利用受激拉曼散射（SRS） 和受激布里渊散射（SBS）。 需要对光纤注入泵浦光，泵浦光能量通过SRS 或SBS传送到信号上，同时部分能量转换成分 子震动（SRS ）或声子（SBS ）。 光纤喇曼放大器（FRA ） 泵浦光与信号光可同向或反向传输，增益带宽约为 6THz。 光纤布里渊放大器（FBA ） 泵浦光与信号光只能反向传输，增益带宽相当窄， 为30~100MHz。 6.1.2 光放大器的种类 掺杂光纤放大器 利用掺杂离子在泵浦光作用下形成粒子数反转分布，当 有入射光信号通过时实现对入射光信号的放大作用。 优点： 掺铒与掺镨光纤放大器具有增益高、噪声低、频带 宽、输出功率高等优点，具有广泛的应用前景。 6.1.2 光放大器的种类 掺杂光纤放大器的特性主要由掺杂元素决定： 掺铒(Er)光纤放大器(EDFA)：工作波长1550 nm 掺镨(Pr)光纤放大器(PDFA)：1300 nm 掺铥(Tm)光纤放大器(TDFA)：1400 nm 几种光放大器的比较 放