文档介绍：第7章光纤通信新技术 光纤放大器 光波分复用技术 光交换技术 光时分复用技术 波长变换技术第7章光纤通信新技术第7章光纤通信新技术 光纤放大器回顾: 光放大的必要条件受激辐射粒子数反转连续的入射光泵浦源谐振腔 LD : LD: 正向偏压光纤放大器? 光纤放大器? 第7章光纤通信新技术光放大器半导体光放大器光纤放大器: :有谐振腔体积小,易与其它器件集成与光纤的耦合损耗大激活物质做成光纤形状的固体激光器与光纤的耦合损耗小体积大第7章光纤通信新技术光纤放大器在光通信中普遍使用的光纤放大器是: ?掺杂铒离子的光纤。铒离子为激活物质,称为掺铒光纤放大器( EDFA )。其放大的波长范围在 1550nm 通信窗口。?掺镨离子光纤放大器( PDFA) 其放大的波长范围在 1310nm 通信窗口第7章光纤通信新技术 2H 11/2 4S 3/2 4F 9/24I 9/2 4I 11/24I 13/2 4I 15/2 514nm 532nm 670nm 800nm 980nm 1480nm Er离子能级图 980nm 和1480nm 两个吸收波长 1550nm 附近有发射波长第7章光纤通信新技术 EDFA 简化能级结构铒离子三能级结构实现放大的必要条件: 粒子数反转,即 N2>N1 实际上能级分裂成能带, 有较宽的吸收和发射带三能级系统能量转移 4I 11 / 2 4I 13 / 2 4I 15 / 2 980 nm 1480 nm ~1520 ~1560 nm ? N2 N1 τ~1μsτ ~10ms 第7章光纤通信新技术能级结构可以简化为三能级结构来描述: ?基态、中间态、激发态-泵浦光能量等于激发态和基态的能量差时,铒离子吸收泵浦光从基态跃迁到激发态。但激发态不稳定,因此铒离子很快返回中间态。这样中间态与基态之间实现了粒子数反转-对于处于粒子数反转的激活物质,当信号光能量等于中间态与基态能量差时,就产生了受激辐射,信号光得到放大。-因此光信号的放大是泵浦光能量转移到信号光的结果。 EDFA 的工作原理: 第7章光纤通信新技术掺铒光纤的吸收谱和发射谱(a)吸收谱(b)发射截面谱波长( nm ) 吸收系数 700 900 1100 1300 1500 发射截面(cm 2)波长( nm ) 1530 1570 ?掺铒光纤在 980nm 、1480nm 有吸收峰。?在1525 -1565nm 为较宽的发射峰。?可同时放大多个波长即信道。在WDM 系统中,可作为放大器使用。第7章光纤通信新技术 EDFA 功率谱和增益谱波长( nm ) 1550 1510 1530 1570 功率( dBm ) 1525 1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560 0 10 20 30 40 50 Gain(dB) Wavelength(nm) 有较大的放大频谱范围,可同时放大多个不同波长的信号第7章光纤通信新技术掺铒光纤(EDF ) EDFA 的典型谱曲线 1500 1520 1540 1560 1580 1600 波长-20 -30 -40 -50 -60 -70 4,000GHz 泵浦光输出 1550nm 光信号输出放大的自发辐射噪声(ASE ) 放大的自发辐射噪声(ASE ) 1550nm 光信号输入泵浦光输入(1480nm 或980nm ) EDFA 光放大器