光放大器1分析

第6章光放大器6.1光放大器概述6.2光放大器基本概念6.3掺铒光纤放大器6.4半导体光放大器6.5光纤喇曼放大器6.6光纤参量放大器•光放大器的出现,可视为光纤通信发展史上的重要里程碑。•光放大器出现之前,光纤通信的中继器采用光-电-光(O-E-O)变换方式。中继器能将弱光信号转变成电信号,然后利用该电信号驱动发射机,发射机复制输入信号。可以认为它是一个背对背放置的接收机和发射机。装置复杂、耗能多、不能同时放大多个波长信道,在WDM系统中复杂性和成本倍增,可实现1R、2R、3R中继•光放大器(O-O)多波长放大、低成本,只能实现1R中继,光放大器不能再生信号,它们仅仅增加信号的振幅、噪声。§6.1光放大器概述一、中继器与光放大器•光放大器的功能:提供光信号增益,以补偿光信号在通路中的传输衰减,增大系统的无中继传输距离。•在泵浦能量(电或光)的作用下,实现粒子数反转(非线性光纤放大器除外),然后通过受激辐射实现对入射光的放大。•光放大器是基于受激辐射或受激散射原理实现入射光信号放大的一种器件。其机制与激光器完全相同。实际上,光放大器在结构上是一个没有反馈或反馈较小的激光器。二、光放大器类型:掺杂光纤放大器(EDFA、PDFA、TDFA)半导体光放大器(SOA)非线性光纤放大器(FRA、FBA、FPA)三、发展历程:上世纪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;2001年FRA得到更广泛应用。光放大器基本结构示意图输入信号光输出信号光电流掺杂光纤输入信号光输出信号光耦合器耦合器泵浦光纯石英光纤-------------------------------泵浦光泵浦光输入信号光输出信号光(a)半导体光放大器(b)掺杂光纤放大器(c)非线性光纤放大器放大器类型工作原理激励方式工作长度小信号增益噪声特性常规光纤耦合偏振敏感度失真和串扰集成性非线性光纤放大器光学非线性效应光数十米到数千米>40好容易大严重无半导体光放大器粒子数反转电100μm至1mm>30差困难大严重易掺稀土光纤放大器粒子数反转光数米到数十米>40好容易无可忽略无光放大器的类型和各自优缺点1,450nm1,490nm1,530nm1,570nm1,610nm1,650nmS+BandSBandCBandLBandL+BandRFATDFAEDTFAGS-EDFAEDFAErbiumDopedFiberAmplifierGain-ShiftedErbiumDopedFiberAmplifierTellurite-BasedErbiumDopedFiberAmplifierThuliumDopedFlouride-BasedFiberAmplifierRamanFiberAmplifierTotal~200nm:500~1,000waves?80nm:~200waves?40nm1,55...

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