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PA-EDFA光放大器分类

来源: 发布时间:2023年07月12日

现代光放大器中较早出现的是半导体光放大器(SOA)。它的基本结构、原理和特性与半导体激光器非常相似。它们工作原理都是基于激光半导体介质固有的受激辐射光放大机制,所不同的在于SOA去掉了构成激光振荡的谐振腔,并且SOA是由电流直接激励驱动的。半导体光放大器的优点是尺寸小、频带宽、增益高;但缺点是与光纤的耦合损耗太大、易受环境温度的影响、工作稳定性较差。但半导体光放大器容易集成,适宜同光集成和光电集成电路结合使用。通常光半导体放大器分为两大类:一种是将普通半导体激光器用作光放大器,称为法布里——泊罗(F-P)半导体激光放大器(FPA),另一种是在F-P激光器的两个端面上涂上抗反射膜,以获得宽频、低噪的高输出特性。由于这种放大器是在光行进过程中对光进行放大的,故被称为行波式光放大器。由于半导体光放大器的工作原理决定了其放大增益不是很高,因此半导体放大器在现代光通信系统中作为纯粹功率放大应用较少,它更多的是被用作高速通信网中光开关、光复用/解复用器和波长变换器等光信号处理模块。FRA+EDFA将是光放大技术的主流。PA-EDFA光放大器分类

光放大器一般可以分为光纤放大器和半导体光放大器两种。光纤放大器还可以分为掺铒(Er)光纤放大器,掺镨(Pr)光纤放大器以及拉曼放大器等几种。其中掺铒光纤放大器工作于1550nm波长,已经广泛应用于光纤通信工业领域。掺镨的放大器可以工作于1310nm波长,但是由于转换效率不理想,现在仍然处于实验室研究阶段。拉曼放大器是近几年开始商用化的一种新型放大器,主要应用于需要分布式放大的场合。半导体光放大器结构小巧,方便集成,一直被很多人看好。但是由于偏振效应不太理想,一直没有大规模商用化。PA-EDFA光放大器分类EDFA的确定是不便于查找故障,泵浦源寿命不长。

掺铒光纤放大器是利用掺铒光纤这一活性介质,当泵浦光输入到EDF中时,就可以将大部分处于基态的Er3+抽运到激发态上,处于激发态的Er3+又迅速无辐射地转移到亚稳态上,由于Er3+在亚稳态上的平均停留时间为10ms,因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转,此时,信号光子通过掺铒光纤,在受激辐射效应作用下产生大量与自身完全相同的光子,使信号光子迅速增多,这样在输出端就可以得到被不断放大的光信号。自80年代末至90年代初研制成掺铒光纤放大器(EDFA),并开始应用于1.55mm频段的光纤通信系统以来,推动了光纤通信向全光传输方向发展,且目前EDFA的技术开发和商品化较成熟;应用较广的C波段EDFA通常工作在1530~1565nm光纤损耗比较低的窗口,具有输出功率大、增益高、与偏振无关、噪声指数低、放大特性与系统比特率和数据格式无关,且同时放大多路波长信号等一系列的特性,在长途光通信系统中得到了较广的应用。

一般来说,长途EDFA线路放大器的结构是OA的共同参考结构。这种结构适用于多种类型的放大器,而且设计理念可以很容易地适用于不同的放大器。这种结构的基础是两级放大。因为,经过两级放大后,放大器的噪声较低,增益较高。在两级增益介质中间加入不同的元件或者子系统,还可以为放大器添加一些额外功能。例如,加入可变光衰减器(VOA)可以提高放大器的动态范围;加入色散补偿光纤,可以以较小的光信噪比(OSNR)损失高效地管理色散的分布;加入OADM就可以在放大器节点分插业务流。光纤放大器分为稀土掺杂光纤放大器和利用非线性效应制作的常规光纤放大器。

光纤放大器的研制成功是光纤通信史上的一个重要里程碑,它解决了衰减对光网络传输距离的限制,又开创了1550nm波段的波分复用系统,从而使超高速、超大容量、超长距离的波分复用(WDM)、密集波分复用(DWDM)、全光网络传输等成为现实。目前光纤放大器主要有3类:掺稀土类光放大器(如EDFA,PDFA,TDFA等)、半导体光纤放大器(SOA)、非线性效应光放大器(如拉曼光纤放大器、布里渊光纤放大器等)。掺铒光纤放大器(EDFA)是目前应用较为较广的光纤放大器,主要由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、光耦合器、光隔离器、光滤波器等组成,如图1所示。掺铒为增益介质,光耦合器的作用是把输入光信号和泵浦光耦合进掺铒光纤,通过掺铒光纤的作用把泵浦光的能量转移到输入光信号中,实现光信号的能量放大;光隔离器的作用是抑制反射光,保证光放大器工作稳定;光滤波器的作用是滤除铒离子由于自发辐射产生的噪声(ASE)。EDFA的优点:结构简单,与传输光纤易耦合。石岩进口光放大器私人定做

EDFA噪声系数的极限值为3dB。PA-EDFA光放大器分类

光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果,它极大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展。顾名思义,光放大器就是放大光信号。在此之前,传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换,即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器主要有3种:光纤放大器、拉曼放大器以及半导体光放大器。光纤放大器就是在光纤中掺杂稀土离子(如铒、镨、铥等)作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的(如图4所示)。掺铒光纤放大器[1]的增益带较宽,覆盖S、C、L频带;掺铥光纤放大器的增益带是S波段;掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。而喇曼光放大器则是利用喇曼散射效应制作成的光放大器,即大功率的激光注入光纤后,会发生非线性效应喇曼散射。在不断发生散射的过程中,把能量转交给信号光,从而使信号光得到放大。由此不难理解,喇曼放大是一个分布式的放大过程,即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的,几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了,不过相当昂贵。半导体光放大器[2](S0A)一般是指行波光放大器,工作原理与半导体激光器相类似。其工作带宽是很宽的但增益幅度稍小一些,制造难度较大。PA-EDFA光放大器分类

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