《光放大器的种类和比较.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光放大器的种类和比较.ppt（37页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、光放大器,第八讲,DWDM工作原理,DWDM光纤传输系统,OMUX,ODMUX,OA,光发送,光发送,光发送,，,光接收,光接收,光接收,后置放大,前置放大,内容提要,、光放大器的形式（分类）、EDFA的结构与部件、EDFA的工作原理、EDFA在光纤通信中的应用形式,0.1 序,光放大器的出现，可视为光纤通信发展史上的重要的里程碑。在光纤放大器出现之前，光纤通信的中继器无一例外的采用光/电/光变换的方式，导致通信系统的复杂化，进而系统效率降低因此人们一直致力于全光型中继器的研制，出现了很多种光放大器。,放大,整形,判决再生,O/E,E/O,0.1 传统放大技术的缺陷,缺点：1、设备复杂。2、稳
2、定性可靠性不够。3、不利于波分复用。4、光电转换限制通信的容量。,未来全光网络（AON）的发展趋势：光复用、光交换、光路由，所以必须在光传输上实现全光化。,光放大器：直接在光域进行放大。,发展历程：80年代中、后期SOA的研究为主；90年代EDFA获得巨大成功，成为光纤通信系统必不可少的器件。Erbium-doped fiber amplifier(EDFA),0.2 放大器的形式,利用光纤非线性效应制作的常规光纤放大器，如：喇曼放大器；利用半导体制作的半导体放大器；利用稀土掺杂的光纤放大器,0.3 几种类型放大器的比较,0.4 常用光放大器及其工作波段,3、掺铒光纤放大器（EDFA）,4、掺
3、镨光纤放大器（PDFA）,2、光纤拉曼放大器（FRA）,1、半导体放大器（SOA）,损耗,1310nm,1550nm,波长,SOA,FRA,EDFA,PDFA,1.1 常规光纤放大器,所谓常规光纤放大器：用传输光纤制作的放大器，这种光纤放大器是利用光纤的非线性光学效应产生增益机制从而对光信号放大。特点：传输线路和放大线路同为一体(都是光纤）不足：单位长度的增益系数很低，需要很高的泵浦功率，不利于在高速大容量光纤通信系统中使用。,耦合器件,激活物质,耦合器件,泵浦源,光输入信号,放大光信号,常规光纤放大器原理图,1.2 半导体光放大器,1.3 稀土掺杂光纤放大器,利用光纤中稀土掺杂物质引起的增益
4、机制实现光放大。典型代表:工作波长为：1550nm的铒Er掺杂光纤放大器EDFA 1300nm的镨Pr掺杂光纤放大器PDFA 1400nm的铥 T 掺杂光纤放大器TDFA,1.已经商用化的是EDFA，其大量用于通信系统；2.PDFA的放大波段在1300nm与G-652光纤的零点色散相吻合，在已建立的1.3um通信系统中有着巨大的应用市场；但因掺镨光纤的机械强度和与普通光纤熔接困难等因素，目前尚未获得广泛商业应用。3.工作在1.4um的掺铥光纤放大器（TDFA）为传输开辟了新的波长段资源，它和EDFA组合可以实现超宽带合波传输。,1.3.1 掺铒光纤放大器原理图,输入信号,耦合器980/1550
5、nm WDM,泵浦光,掺铒光纤,输出信号,光隔离器,1.3.2 EDFA,EDFA工作在波长1550nm，与光纤的低损耗波段一致，是最具吸引力的和最成熟的光纤放大器。EDFA优点：,EDFA优点,1.2.3.4.5.,2 EDFA的结构和部件,一台实用的EDFA由光路和辅助电路组成。光路部分：掺铒光纤、泵浦光源、合波器、光隔离器、光滤波器等；辅助电路：电源、微处理自动控制和告警及保护电路,2.1 EDFA的泵浦源和泵浦方式,EDFA的另一核心是泵浦源，它为信号放大提供足够的能量，使物质达到粒子数反转分布的必要条件。泵浦源直接决定EDFA的性能，所以要求泵浦工作必须稳定可靠、寿命长；,2.2 E
6、DFA的三种结构方式,、同向泵浦方式,合波器,光隔离器,光隔离器,滤波器,泵浦光源,优点：噪声小,缺点：输出光功率不大,EDFA的三种结构方式,、反向泵浦方式,合波器,光隔离器,光隔离器,光滤波器,泵浦光源,优点：输出光功率大缺点：噪声大,合波器,光隔离器,光滤波器,泵浦光源,3、双向泵浦方式,泵浦光源,EDFA的三种结构方式,光隔离器,3 EDFA工作原理,在泵浦光的照射下，掺铒光纤处于粒子数反转的状态，接收到光子后产生受激辐射，实现了对光的放大。,4 EDFA在光纤通信中的应用形式,EDFA主要有三种应用方式：发射机末级光功率放大；线路（在线）放大器；接收机预放。,4.1 发射机末级光功率
7、放大器,可直接接在激光二极管后，将信号放大到10dBm上，而不恶化信号。图示：,4.2 系统线路放大器,直接接入光传输链路线路中，作为在线放大器，或光中继器取代光-电-光中继器，实现光-光放大。结构如图示这种线路放大器是全光通信系统和全光网络的关键器件，也是长距离和CATV光纤网的关键器件。,4.3 系统接收机预放,如果用光滤波器，EDFA的低噪声将极大改善直接检测式接收机灵敏度，可改善约10dB，接近或超过相干光接收机的最好水平。,EDFA,FRA,SOA,美国CIBC worrld market公司对2004年光放大器市场预测,96亿美圆,7.5亿美圆,2亿美圆,要点,、光放大器的分类,半
8、导体放大器,光纤放大器,非线性光放大器,EDFA,要点,、EDFA的结构与分类,泵浦光源,掺铒光纤,光隔离器,波分复用器,光滤波器,同向泵浦结构,反向泵浦结构,双向泵浦结构,要点,、EDFA的工作原理,在泵浦光的照射下，掺铒光纤处于粒子数反转的状态，接收到光子后产生受激辐射，实现了对光的放大。,要点,、EDFA的性能指标,功率增益,输出饱和功率,噪声系数,要点,、EDFA在光纤通信中的应用,前置放大器,功率放大器,中继器,作业,、光放大器的种类，画出各自的工作波段,、EDFA的结构及功能,、简述EDFA的工作原理，并从量子学的角度解释,、EDFA的几种应用形式,2.0 EDFA的基本结构及功能,合波器,光滤波器,泵浦光源,（掺铒光纤）,信号光,光隔离器,光隔离器,放大的信号光,利用光泵浦源对光纤进行激发，使光纤中产 生非线性效应（拉曼散射），将泵浦光的能量向信号光转移，从而实现光的放大。,2.1 拉曼放大器,一、工作原理：,拉曼散射：介质在强光功率下产生对入射光的非弹性散射，使得短波长光的能量向长波长转移。,三、优点,1、输出光功率 大，工作稳定2、噪声特性好，耦合容易,四、缺点,光纤长度过大，于偏振态有关,
