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《光纤通信系统》 第5章 光放大器 1-p249~286 《光纤通信(第三版)》 第11章 光放大器 2- p340~361 《非线性光纤光学原理及应用》上篇 第4章 光纤放大器 3-p373~380 假设光发射机的输出功率为 0dBm，接收机的灵敏度为 ?30dBm，尽管光纤的损耗很小(0.2dB/km)，则光纤通信系统的传输距离也只有 150km。如果要加大系统的传输距离，必须进行光中继或光放大。 对于单路，低码率光纤通信系统，光中继和光放大方案的性能价格比基本相同。 对于多路，高码率光纤通信系统，光放大方案的性能价格比占绝对优势。光中继器的价格与码率成正比，光放大器的价格与码率无关。 光放大器，特别是 EDFA 是光纤通信技术领域内继半导体激光器、光纤后的又一重要发明。它使得波分复用（ WDM）系统成为现实，使得光纤的带宽资源的利用率得到大幅度提高。 功率放大器，一般工作在饱和状态。饱和输出功率大(15-23dBm)。饱和输出功率(2-p346图11.3)。需要注意光纤中的非线性问题。 在线放大器，输出功率适中、噪声系数较小。 一般情况下，光放大器工作在小信号状态的增益较高，工作在饱和状态的噪声系数较小。在线放大器可根据上述原则设置工作状态。 前置放大器，小信号输入(?30dBm以下)时噪声系数仍很低(4dB左右)。输出功率不必很大。用于改善由于热噪声限制的光接收机灵敏度。 半导体光放大器 （SOA），掺杂光纤放大器(EDFA)。它们都是通过受激辐射过程实现对输入光信号的放大。 （一）SOA 是由 III、V 族半导体合金材料构成激活介质，有谐振放大（FP-A）和行波放大（TW-A）两种工作方式。 若激活介质两端的反射率较高时，则 SOA 是谐振放大（FP-A）。谐振放大 SOA 制作工艺简单，但工作带宽较窄，且增益对温度和输入功率的变化很敏感。 若激活介质两端的反射率较低时，则 SOA 是行波放大（TW-A）。行波放大 SOA 的带宽比谐振放大 SOA 大 3 个数量级，且饱和输出功率高，偏振不敏感。 一般情况下，光纤通信系统中提到 SOA 都是指行波放大 SOA。 （二）SOA 是 2 能级系统，其泵浦源是电源。体积小，结构简单。 SOA 的控温电路、直流偏置电路的与半导体激光器的控温电路、直流偏置电路完全相同。目前已有多种非常成熟的技术方案。 （三）载流子寿命为 ns 量级。因此：1）SOA 具有 1ps ~ 0.1ns 的快速增益响应。2）自发辐射噪声较大。 （四）SOA 的增益： SOA 的增益与其饱和功率增益 Pamp,sat ，小信号增益 G0 以及输入信号功率 Ps,in 有关。 2-p344-5 的推导过程比较简洁。 小信号增益 G0 也称为最大未饱和光谱增益： 其中 g0 是单位长度增益介质的最大增益系数，L 是增益介质长度（数百微米），? 是光信号的角频率，?0 是增益系数为最大值的角频率，?R 是载流子的偶极子弛豫时间（0.1ps 3-p374）。 g(?) 见 3-p373（4.1.1）， 3-p373（4.1.2），1-p253（5.1） 1、通信系统光放大（噪声、非线性、饱和输出功率、偏振） 2、集成电路光放大 3、光调制器（驱动电流大） 4、通过式光检测器件 5、全光波长变换（光信噪比、非线性、效率） * 4、光放大器 3月31日，4月7日 4、光放大器 （1）直接光放大的优点 光发射机 光接收机 光发射机 光接收机 光放大 光放大 光发射机 光接收机 光中继 光中继 光发射机 光接收机 光发射机 光接收机 4、光放大器 （1）直接光放大的优点 光放大 光放大 光接收机 光接收机 光接收机 光 分 波 器 光 合 波 器 光发射机 光发射机 光发射机 光中继 光接收机 光接收机 光接收机 光 分 波 器 光 合 波 器 光发射机 光发射机 光发射机 光 分 波 器 光中继 光中继 光 合 波 器 4、光放大器 （1）直接光放大的优点 光放大 光放大 光接收机 光接收机 光接收机 光 分 波 器 光 合 波 器 光发射机 光发射机 光发射机 4、光放大器 （2）光放大器按用途分类 光功率放大器 光在线放大器 光接收机 光接收机 光接收机 光 分 波 器 光 合 波 器 光发射机 光发射机 光发射机 光前置放大器 G(dB) Pin(dBm) G0(dB) 3dB Gsat(dB) Pin-sat(dBm) 1dB 压缩，G1dB(dB) 增益调制，响应速度 4、光放大器 （2）光放大器按用途分类 光功率放大器 光在线放大器 光接收机 光接收机 光接收机 光 分