波分复用系统中的拉曼光纤放大器的原理与设计应用.pdfVIP

中国毛新技术企业 波 分 复 用 系 统 中 l；『扛 曼 光 纤 孜 大 器 l；『 原 理 与 设 计 应 用 移 文 ／丁倩雯 陶峰 【摘要 】 随着掺铒光纤放 大器的成 熟应用 以及通信技 术的飞速发展 ，掺铒光纤放大器的缺点也越来越突 出．势必要求一种新 的光放 大器来适应新 的通信 需求 ，而拉 曼光纤放大器以它 明显 的优 点 ，成 为 了满足新 的 通信 需求 的最好选择 。 【关键词 】拉 曼光纤放 大器 掺铒光纤放 大器 波分复用系统 增益 一 、 引言 四、拉 曼光纤放大器 特点 目前技术上较为成熟的掺铒光纤放大器 (EDFA)取代传统 的 拉曼光纤放大器有三个突出的特点 ：a、增益波长 由泵浦光波长 光一电一光 中继方式 ，实现了一根光纤中多路光信号的同时放大，大 决定 ，只要泵浦源的波长适 当，理论上可得到任 意波长的信 号放大 ； 大 降低了光 中继 的成本 ；同时可与传输光纤实现 良好 的耦合 ，具有 b、增益介质为传输光纤本身 ；c、噪声 系数低。特点 a使 拉曼光纤放 高增益低噪声等优点。因此成功地应用于波分复用(WDM)光通信 系 大器可 以放大 EDFA所不能放大的波段 ，使用多个泵源还可得到 比 统 ．极 大地 增加 了光纤中可传输 的信息的容量和传输距离 。但是 EDFA宽得多的增益带宽 (EDFA 由于能级跃迁机制所限 ，增益带宽 EDFA 尚存在诸多不 足之处 ：首先是对于有效利用单模光纤 低损耗 只有 80nm)，因此 ，开发光纤的整个低损耗区 1270rim一1670nm具有 区的巨大带宽资源而言 ，存在着工作波段和带宽 的局限性 。其次是 无可替代 的作用 。特点b使拉曼光纤放大器可 以对光信号进行在线 自发辐 射噪声 的影 响 ，当系统级联 时 ，自发辐射噪声的影响会大大 放大 ，构成分布式放大 ，利用拉曼放大部分 的补偿光纤衰减来延长 降低系统接收机端的信噪比。随着计算机网络及其它新的数据传输 EDFA 间的中继距离 ，而拉曼泵浦光可 以在 EDFA处方便 的加人，这 业务的迅猛发展 ．长距离光纤传输系统对通信容量 和系统扩展的需 样就减少 了EDFA 的使用量 ，降低 了需要维护的EDFA点的数量 ，实 求 Et益膨胀 。如何提高光纤传输系统容量 、增加无 电再生 中继的传 现长距离的无 中继传输和远程泵浦 ，尤其适用于海底光缆通信等不 输距离 ．已经成为光纤通信领域研究的热点 。 方便设立 中继器的场合 。而且因为放大是沿光纤分布而不是集 中作 =、传统的WDM 系统 用 ，光纤中各处的信 号光 功率都 比较小 ，从而可降低非线性效应尤 传统的WDM 系统可用的平坦增益带宽不够宽 ，各信道 的信 号 其是四波混频 (FWM)效应的干扰 。特点C使其与常规 EDFA混合使 获得的增益不均衡 ，特别在多个 EDFA级联 的情况下 ，各信道 的输 出 用 时可大大降低系统的噪声指数 ，增加传输跨距 。由此可见拉曼光 信号功率之差和信噪 比之差将随放大器级数的增加 而大量累积 ，限 纤放大器具有很多优点 ：低噪声；设计简单 ，因为信号的放大在光纤 制 了最大信道数和传输距 离。另外 ，放大器的增益与输入信号总功 内进行 ，不需要额外的传输介质；灵活的信 号频率安排 ，由于拉曼 增 率有关。对高功率输入 ，放大器会趋于饱和。因此传统WDM系统将 益依赖 于泵浦波长 ，而不是介质中的波长敏感物质 ，如掺铒光纤中 很快达到极限 ，要想适应新的通信要求 ，势必要设计一种新的放大 的掺杂物的辐射交叉 区(emissioncross—sectionofdopant)；仔 细设计 器 。而这种放大器必须要有 以下的这些优点 ： 的多波长泵浦可 以提供很宽的增益区。 1．新的传输窗 口的开辟新型的光放大器 五 、分布式拉曼光纤