光纤与通信：第5章光纤通信系统.pptVIP

中继器（中继站） 随着传输线路的延长，会由于传输损耗而使脉冲衰减，同时加上传输线路的失真特性（光纤中的各种色散）产生脉冲波型的失真。因此，需要中继器来进行修复。  5.3.2 半导体光放大器 1 半导体光放大器原理 2 半导体光放大器特性 3 半导体光放大器的应用 半导体光放大器外形 半导体光放大器的机理与激光器的相同，通过受激发射放大入射光信号。 光放大器只是一个没有反馈的激光器，其核心是当放大器被光或电泵浦时，使粒子数反转获得光增益。 增益不仅与入射信号的频率（或波长）有关，而且与放大器内任一点的局部光强有关，该频率和光强与光增益的关系又取决于放大器介质。 行波半导体光放大器 行波光放大器是一个没有反馈的激光器。 其核心是当放大器被光或电泵浦时，使粒子数反转获得光增益。 减小半导体激光器腔体界面反射，可使激光器变为放大器。放大器就称为 F-P 放大器。 2 半导体激光放大器（SOA）特性 增益：芯片30?35 dB, 除 8?10 dB的耦合损耗外，还有22?25 dB的增益； 带宽：很宽，3 dB带宽约为70?nm（9 THz）可以对窄至几个ps 的超窄光脉冲进行放大； 噪声：典型值为 5～7 dB； 可与光发射机和接收机一起单片集成在一起； 缺点：对偏振方向非常敏感。 半导体光放大器带宽和增益频谱曲线 3 半导体光放大器的应用 SOA存在增益受偏振影响、信道交叉串扰以及耦合损耗较大等缺点，所以不能作为在线放大器使用。 SOA可以在1.3 ?m光纤系统中作为光放大使用，因为一般的EDFA不能在该窗口使用。 SOA芯片具有高达30~35 dB的增益，除输入和输出端存在总共8~10 dB的耦合损耗外，还有22~25 dB的增益。 另外行波半导体光放大器具有很宽的带宽，可以对窄至几个ps的超窄光脉冲进行放大。 在DWDM光纤通信中，可作为波长路由器中的波长转换和快速交换器件使用。 在OTDM中，也可以用作时钟恢复和解复用器的非线性器件。 5.3.4 光纤拉曼放大器 1 分布式拉曼放大器的工作原理 2 拉曼增益和带宽 3 拉曼放大器的构成 4 拉曼放大技术应用 采用拉曼放大时，放大波段只依赖于泵浦光的波长，没有像EDFA那样的放大波段的限制。从原理上讲，只要采用合适的泵浦光波长，就完全可以对任意输入光进行放大。 分布式光纤拉曼放大器（FRA）采用强泵浦光对传输光纤进行泵浦，可以采用前向泵浦，也可以采用后向泵浦，因后向泵浦减小了泵浦光和信号光相互作用的长度，从而也就减小了泵浦噪声对信号的影响，所以通常采用后向泵浦。 光纤分布式喇曼放大器（DRA）构成-----后向泵浦 可以采用前向泵浦,也可以采用后向泵浦，因后向泵浦减小了泵浦光和信号光相互作用的长度，从而也就减小了泵浦噪声对信号的影响，所以通常采用后向泵浦。 受激拉曼散射 (SRS)本质上与受激光发射(SOA)不同 在受激发射中，入射光子激发另一个相同的光子发射而没有损失它自己的能量； 但在SRS中，入射泵浦光子放弃了它自己的能量，产生了另一个较低能量（较长波长）的光子。 与SOA电泵浦不同，SRS必须光泵浦，也不要求粒子数反转。事实上，SRS是一种非谐振非线性现象，它不要求粒子数在能级间转移。 小信号光在长光纤内的喇曼增益 泵浦功率为200mW时，最大增益值为7.78 dB 泵浦功率为100 mW时，最大增益值为3.6 dB。 在增益峰值附近的增益带宽约为7~8THz。 2、多波长泵浦增益带宽 增益波长由泵浦光波长决定， 选择适当的泵浦光波长，可得到任意波长的光信号放大。 分布式光纤拉曼放大器的增益频谱是每个波长的泵浦光单独产生的增益频谱叠加的结果，所以它是由泵浦光波长的数量和种类决定的。 4、拉曼放大器光信噪比 与噪声指数有关的一个重要参数是光信噪比（OSNR）。 噪声要比只用常规的EDFA的低4 dB。 四、EDFA和光纤拉曼放大器的比较 EDFA的增益频谱是由铒能级电平决定的，它与泵浦光波长无关，它是固定不变的。EDFA由于能级跃迁机制所限，增益带宽只有40 nm。 光纤拉曼放大器使用多个泵源，可以得到比EDFA宽得多的增益带宽。 目前增益带宽已达132?nm。 通过选择泵浦光波长，就可实现任意波长的光放大，所以光纤拉曼放大器是目前唯一能实现1?290～1?660 nm光谱放大的器件，光纤拉曼放大器可以放大EDFA不能放大的波段。 五、喇曼放大技术应用 分布式喇曼放大器不但能够工作在EDFA常使用到的 C 波段（1530 ~ 1564 nm） 而且也能工作在波长较短的 S 波段（1350 ~ 1450 nm）和较长的 L 波段（1564 ~ 1620