文档介绍：第二十二讲光纤放大器
主要内容
一、光放大器的类型及其特点
二、掺铒光纤放大器的工作原理
三、掺铒光纤放大器的构成与特性
四、掺铒光纤放大器的优点
五、掺铒光纤放大器的应用
光放大器的类型及其特点
半导体放大器:易与其他半导体器件集成,但性能与光偏振方向有关,器件与光纤的耦合损耗大。
光纤放大器:性能与光偏振方向无关,器件与光纤的耦合损耗小。
掺铒光纤放大器的工作原理
在掺铒光纤(EDF)中,铒离子有三个能级:基态E1、亚稳态E2和激发态E3。当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量差时,铒离子吸收泵浦光的光能从基态跃迁到激发态,但激发态不稳定,电子很快返回到E2,若输入的信号光的光子能量等于E2和E1之间能量差,则电子从E2跃迁到E1,产生受激辐射光,故光信号被放大。
掺铒光纤放大器的构成
掺铒光纤放大器的各部分功能
掺铒光纤(EDF)和高功率泵浦源是关键器件。EDF的增益取决于Er3+的浓度、光纤长度和直径以及泵浦光功率。对泵浦光源的要求是大功率和长寿命。波长为1、48μm的InGaAsP 多量子阱(MQW)激光器输出光功率在100mW,泵浦光转换成信号光效率在6 dB/mW以上,且噪声低,是未来发展方向。
波分复用器把泵浦光和信号光耦合在一起。对其要求是插入损耗小,熔拉双锥光纤耦合型和干涉滤波型最适用。
光隔离器置于两端防止光反射。对它的要求是插入损耗小,反射损耗大
掺铒光纤放大器的优点
1、工作波长正好落在光纤通信最佳波段(1500nm~1600nm),与光纤耦合损耗小,。
2、增益高,约为30~40dB,饱和输出光功率大,约为10—15dB。
3、 噪声指数小,一般为4~7dB。隔离度大,串扰小,适用于波分复用。
4、 频带宽,在1550nm窗口频带宽度为20~40nm。有利于增加传输容量。
掺铒光纤放大器的应用
中继放大器(LA):在光纤线路中每隔一段距离设置一个光纤放大器,以延长干线网的传输距离。
前置放大器(PA):放在光接收机之前,放大微弱的光信号,以改善光接收灵敏度,对噪声要求苛刻。
后置放大器(BA):放在光发射机后,以提高发射光功率,对其噪声要求不高,饱和输出功率是主要参数。