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EDFA/FRA EDFA/FRA混合光纤放大器技术 PAGE 139 PAGE 10 课程设计论文 题 目 EDFA/FRA混合光纤放大器技术 姓 名 指 导 老 师 年级专业班级 07光信息科学与技术1班 所 在 学 院 理学院 2009年06月26日 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘要 3 1光纤放大器的发展与现状 4 2 EDFA/FRA混合光纤放大器技术 5 2.1 EDFA与FRA的优缺点比较 5 2.2 EDFA/FRA混合放大器的结构 6 2.3系统增益均衡 7 2.4噪声分析 8 结论 10 参考文献 11 摘要 在光通信中，长距离的传输的光信号在光纤中的损耗与色散必须用一定的中继方式来恢复，以保证信号在接收端的完整性。传统的中继方式是采用光电中继器来恢复光信号。随着波分复用技术在光通信系统中的应用，光接收机和发送机的结构变得复杂与庞大，高昂的成本与复杂的结构使得光电中继不适用于波分复用(WDM)型的光纤通信系统。而采用EDFA/FRA混合光纤放大器技术则可以弥补该缺点。本文就EDFA/FRA混合光纤放大器技术提出了一种模型结构，并且进行了增益谱和噪声分析。 关键词：光纤放大器，EDFA/FRA混合光纤放大器技术 V 1光纤放大器的发展与现状 传统的长途光纤传输系统中，需要每隔一定的距离就加一个再生中继器才能保证信号的质量。这种再生中继器的基本功能是进行光一电一光转换，并在光信号转为电信号时进行再生、整形和定时处理，恢复信号的形状和幅度，然后可转换成光信号沿线路继续传输。显然，这种方式十分麻烦，电子设备很复杂，可靠性也不高。多年来，人们一直在设想能否去掉这种光—电—光转换过程，直接在光路上对信号进行光放大，然后再继续传输，即用一个全光型中继器来代替光一电一光再生中继器。其核心问题就是需要发明一种性能优良的光放大器。 早在1960年激光器发明不久，人们就开始了对光放大器的研究，但是真正开始实用化的研究却是在1980年以后。随着半导体激光器特性的改善，首先出现了法布里一拍罗型半导体激光放大器，接着开始了对行波式半导体激光放大器的研究。另一方面，随着光纤技术的发展，出现了光纤拉曼放大器。80年代后期，掺稀土元素的光纤放大器脱颖而出，并很快达到实用水平，应用于越洋的长途光通信系统中。目前 能 用 于光纤通信的光放大器主要是半导体激光放大器和掺稀上金属光纤放大器，特别是掺饵光纤放大器(EDFA)倍受青睐。 由于超高速率、大容量、长距离光纤通信系统的发展，对作为光纤通信领域的关键器件—光纤放大器在功率、带宽和增益平坦方面提出了新的要求，因此，在未来的光纤通信网络中，光纤放大器的发展方向主要有以下几个方面: (1) EDFA从C-Band向1,-Band发展; (2)宽频谱、大功率的光纤拉曼放大器; (3)将FDFA与光纤拉曼放大器进行串联使用，获得超宽带的平坦增益放大器; (4)发展应变补偿的无偏振、单片集成、光横向连接的半导体光放大器光开关; (5)研发具有动态增益平坦技术的光纤放大器; (6)小型化、集成化光纤放大器。 2 EDFA/FRA混合光纤放大器技术 2.1 EDFA与FRA的优缺点比较 近年来，Intenret和光纤通信网的数字传输技术的迅速发展，刺激了人们对宽带光放大器的研究。许多波分复用(WDM)和密集型波分复用(DWDM)系统在传输超大容量的信号时，一般信号路数比较多，信号带宽比较宽，要想在很宽的波长范围内提供平坦增益，就需要使用宽带光纤放大器。 目前大多数实际的系统中采用的是技术上较为成熟的掺饵光纤放大器，它的出现取代了传统的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，大大降低了光中继的成本。然而，EDFA尚有许多不足之处。首先是EDFA的增益谱只能覆盖C波段(1530一1565nm)和L波段(1570一1610nm)，这样只利用石英单模光纤在1.55pm波段的低损耗窗口的一部分带宽，同时又限制了能够容纳的波长信道数量;其次是放大器自发辐射噪声的影响，尤其是对级联EDFA系统，自发辐射噪声的累积会大大降低系统接收端的信噪比，从而限制了系统的传输容量和无中继传输距离。近年来，随着高功率泵浦光源以及光纤制造技术的进展，拉曼光纤放大器以其独特的优点越来越引起人们的关注。FRA具有很宽的增益谱，其增益带宽还可以通过多波长光泵浦而得到进一步展宽，并且增益带宽的波长覆盖范围也可以方便地通过调节泵浦波长来改变。另外，其信号的放大在光纤内进行，不需要额外的传输介质，所以设计简单，便于商业化的发展。但是，拉曼光纤放大器需要非常高的泵浦功率，并且中继间隔也不能过大，仍具有一定的局限性。 拉曼光纤放大器和掺饵光纤放大器相比至少具有