光纖放大器在光通信的應(yīng)用—張虎城(3)

1、本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）打印專用紙畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目： 光纖放大器在光通信中的應(yīng)用 院系名稱： 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院 專業(yè)名稱： 通 信 工 程 學(xué)生姓名： 張 虎 城 學(xué) 號(hào)： 200613240522 指導(dǎo)教師： 蒲 斌 成績(jī)?cè)u(píng)定： 教 務(wù) 處 制 2010年 月 日目錄光纖放大器在光通信的應(yīng)用3摘 要3關(guān)鍵詞：3第一章 引言4第二章 EDFA的原理及結(jié)構(gòu)51 EDFA的原理52 EDFA的結(jié)構(gòu)53 EDFA的特性及性能指標(biāo)64 EDFA的帶寬6第三章 EDFA的級(jí)聯(lián)應(yīng)用71 EDFA的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)72 EDFA級(jí)聯(lián)應(yīng)用的增益721 增益計(jì)算722 影響增益的因素8第四章 光纖放大器

2、的其它應(yīng)用101 功率放大器102 前置放大器113 線路放大器114 用戶接入網(wǎng)中的光纖放大器115 光纖CATV中的放大器126 在密集型波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)中的應(yīng)用14第五章 結(jié)語14參考文獻(xiàn)：15致謝16光纖放大器在光通信的應(yīng)用張虎城計(jì)算機(jī)學(xué)院通信工程專業(yè)2006級(jí) 指導(dǎo)老師：蒲斌摘 要：本文首先著重介紹了采用EDFA級(jí)聯(lián)的方法，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)30dB的增益，滿足無線光通信光功率傳播的要求，使得光信號(hào)能在大氣信道進(jìn)行遠(yuǎn)距離，高穩(wěn)定性傳輸。同時(shí)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，提出了需改進(jìn)的問題，為今后研究的進(jìn)一步開展指出了方向；其次還具體列舉了光纖放大器的其他應(yīng)用，包括海纜系統(tǒng)，本體網(wǎng)，用戶接入網(wǎng)，光

3、纖CATV等工程。方便以后在工作和學(xué)習(xí)中運(yùn)用，解決實(shí)踐中遇到的問題。關(guān)鍵詞：泵浦 噪聲系數(shù) 基態(tài) EDFA 信號(hào)增益 頻譜帶寬 光纖放大器 光通信 功率放大器 前置放大器 DWDM CATV Fiber amplifier applications in optical communicationsZhang huchengComputer Science, Communication Engineering 2006 Instructor: PubingAbstract: This paper focuses on the use of EDFA cascade approach to ac

4、hieve 30dB of gain of optical signals, to meet the wireless optical communication optical power transmission requirements, the optical signal channel in the atmosphere for long-range, high stability of the transmission. At the same time the existing basis, put forward the issue needs to be improved

5、for future research further points out the direction; second fiber amplifier also specifically cited the other applications, including submarine cable systems, ontology network, user access network, fiber CATV and other projects. Facilitate the future use of the work and learning to solve problems e

6、ncountered in practice.Key words: Pump ;Noise figure; Ground state ;EDFA ; Signal gain; Fiber Amplifier ; Spectrum bandwidth ; Optical Communication ; DWDM ; CATV; Preamplifier;第一章 引言 無線光通信是以激光作為信息載體，是一種不需要任何有線信道作為傳輸媒介的通信方式。與微波通信相比，無線光通信所使用的激光頻率高，方向性強(qiáng)(保密性好)，可用的頻譜寬，無需申請(qǐng)頻率使用許可；與光纖通信相比，無線光通信造價(jià)低，施工簡(jiǎn)便、迅速

7、。它結(jié)合了光纖通信和微波通信的優(yōu)勢(shì)，已成為一種新興的寬帶無線接人方式，受到了人們的廣泛關(guān)注。但是，惡劣的天氣情況，會(huì)對(duì)無線光通信系統(tǒng)的傳播信號(hào)產(chǎn)生衰耗作用。空氣中的散射粒子，會(huì)使光線在空問、時(shí)間和角度上產(chǎn)生不同程度的偏差。大氣中的粒子還可能吸收激光的能量，使信號(hào)的功率衰減，在無線光通信系統(tǒng)中光纖通信系統(tǒng)低損耗的傳播路徑已不復(fù)存在。大氣環(huán)境多變的客觀性無法改變，要獲得更好更快的傳輸效果，對(duì)在大氣信道傳輸?shù)墓庑盘?hào)就提出了更高的要求，一般地，采用大功率的光信號(hào)可以得到更好的傳輸效果。隨著光纖放大器(EDFA)的迅速發(fā)展，穩(wěn)定可靠的大功率光源將在各種應(yīng)用中滿足無線光通信的要求。第二章 EDFA的原理及

8、結(jié)構(gòu)摻鉺光纖放大器(EDFA)具有增益高、噪聲低、頻帶寬、輸出功率高、連接損耗低和偏振不敏感等優(yōu)點(diǎn)，直接對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大，無需轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，能夠保證光信號(hào)在最小失真情況下得到穩(wěn)定的功率放大。1 EDFA的原理 EDFA的泵浦過程需要使用三能級(jí)系統(tǒng)，如圖1所示。 在摻鉺光纖中注入足夠強(qiáng)的泵浦光，就可以將大部分處于基態(tài)的Er3+離子抽運(yùn)到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的Er3+離子又迅速無輻射地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)。由于Er3+離子在亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)上壽命較長(zhǎng)，因此很容易在亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)信號(hào)光子通過摻鉺光纖時(shí)，與處于亞穩(wěn)態(tài)的Er3+離子相互作用發(fā)生受激輻射效應(yīng)，產(chǎn)生大量與自身完全相同的光子，這時(shí)通過摻鉺

9、光纖傳輸?shù)男盘?hào)光子迅速增多，產(chǎn)生信號(hào)放大作用。Er3+離子處于亞穩(wěn)態(tài)時(shí)，除了發(fā)生受激輻射和受激吸收以外，還要產(chǎn)生自發(fā)輻射(ASE)，它造成EDFA的噪聲。2 EDFA的結(jié)構(gòu) 典型的EDFA結(jié)構(gòu)主要由摻鉺光纖(EDF)、泵浦光源、耦合器、隔離器等組成。 摻鉺光纖是EDFA的核心部件。它以石英光纖作為基質(zhì)，在纖芯中摻人固體激光工作物質(zhì)鉺離子，在幾米至幾十米的摻鉺光纖內(nèi)，光與物質(zhì)相互作用而被放大、增強(qiáng)光隔離器的作用是抑制光反射，以確保放大器工作穩(wěn)定，它必須是插入損耗低，與偏振無關(guān)，隔離度優(yōu)于40 dB。 圖2為單向泵浦方式結(jié)構(gòu)，此外還有反向泵浦，雙向泵浦方式結(jié)構(gòu)。 3 EDFA的特性及性能指標(biāo)增益特

10、性表示了放大器的放大能力，其定義為輸出功率與輸入功率之比：式中：Pout,Pin分別表示放大器輸出端與輸入端的連續(xù)信號(hào)功率。增益系數(shù)是指從泵浦光源輸入1 mW泵浦光功率通過光纖放大器所獲得的增益，其單位為dBmW：式中：g0是由泵浦強(qiáng)度定的小信號(hào)增益系數(shù)，由于增益飽和現(xiàn)象，隨著信號(hào)功率的增加，增益系數(shù)下降；Is，Ps分別為飽和光強(qiáng)和飽和光功率，是表明增益物質(zhì)特性的量，與摻雜系數(shù)、熒光時(shí)間和躍遷截面有關(guān)。增益和增益系數(shù)的區(qū)別在于：增益主要是針對(duì)輸入信號(hào)而言的，而增益系數(shù)主要是針對(duì)輸入泵浦光而言的。另外，增益還與泵浦條件(包括泵浦功率和泵浦波長(zhǎng))有關(guān)，目前采用的主要泵浦波長(zhǎng)是980 nm和1 48

11、0 nm。由于各處的增益系數(shù)是不同的，而增益須在整個(gè)光纖上積分得到，故此特性可用以通過選擇光纖長(zhǎng)度得到較為平坦的增益譜。4 EDFA的帶寬增益頻譜帶寬指信號(hào)光能獲得一定增益放大的波長(zhǎng)區(qū)域。實(shí)際上的EDFA的增益頻率變化關(guān)系比理論的復(fù)雜得多，它還與基質(zhì)光纖及其摻雜有關(guān)。在EDFA的增益譜寬已達(dá)到上百納米而且增益譜較平坦。ED-FA的增益頻譜范圍在1 5251 565 nm之間。第三章 EDFA的級(jí)聯(lián)應(yīng)用1 EDFA的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)EDFA對(duì)光信號(hào)功率的放大，特別在無線光通信大功率(瓦級(jí))應(yīng)用中，常常采用級(jí)聯(lián)的方式，比如兩級(jí)或者三級(jí)放大。之所以采用級(jí)聯(lián)的方式，是因?yàn)樵贓DFA的摻鉺光纖(EDF)中插入一

12、個(gè)光隔離器，構(gòu)成帶光隔離器的兩段級(jí)聯(lián)EDFA，由于光隔離器有效地抑制了第二段：EDF的反向自發(fā)輻射(ASE)，使其不能進(jìn)入第一段EDF，減少了泵浦功率在反向ASE上的消耗，使泵浦光子更有效地轉(zhuǎn)換成信號(hào)光能量，從而可以明顯改善EDFA的增益、噪聲系數(shù)和輸出功率等特性。本文采用麗級(jí)級(jí)聯(lián)放大，將12 mW的1 550 nm光信號(hào)，經(jīng)EDFA放大到1 W左右。級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖3所示。光信號(hào)由LD激光器產(chǎn)生，是已調(diào)制的信號(hào)，第一級(jí)放大采用單包層摻鉺光纖放大器，980 NM單模半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，將光功率放大到50 MW附近。第一級(jí)采用單模半導(dǎo)體激光器泵浦，先將光信號(hào)穩(wěn)定可靠的放大到一定功率，保證了整個(gè)光

13、信號(hào)的完整，又為下一級(jí)光放大提供了較高的光功率基礎(chǔ)。第二級(jí)采用雙包層光纖放大器，多模半導(dǎo)體激光器泵浦源將光功率放大到1 W左右。雙包層光纖放大器纖芯比單包層纖芯大，泵浦功率可以有效地耦臺(tái)到纖芯中，使第二級(jí)光信號(hào)的輸出功率可達(dá)到瓦級(jí)。2 EDFA級(jí)聯(lián)應(yīng)用的增益21 增益計(jì)算 對(duì)EDFA級(jí)聯(lián)的整體光功率增益：其中：POUT表示EDFA兩級(jí)放大后的輸出光功率，PIN表示需要放大的輸入光功率。 在本文中，光放大采用了兩級(jí)級(jí)聯(lián)放大，第一級(jí)增益為G1：其中第一級(jí)的輸出為第二級(jí)的輸入，P''OUT=P''IN=P，所以：即，整體增益等于兩級(jí)增益之和，本文的整體光功率增益為：

14、第一級(jí)增益為17 DB，第二級(jí)增益為13 DB，1 W的光功率經(jīng)過準(zhǔn)直聚焦，再有光學(xué)鏡頭發(fā)射到大氣信道，大大提高了光信號(hào)的有效傳輸距離。22 影響增益的因素 EDFA的增益與諸多因素有關(guān)，如摻鉺光纖的長(zhǎng)度，隨著摻鉺光纖長(zhǎng)度的增加，增益經(jīng)歷了從增加到減少的過程，這是因?yàn)殡S著光纖長(zhǎng)度的增加，光纖中的泵浦功率將下降，使得粒子反轉(zhuǎn)數(shù)降低，最終在低能級(jí)上的鉺離子數(shù)多于高能級(jí)上的鉺離子數(shù)，粒子數(shù)恢復(fù)到正常的數(shù)值。 由于摻鉺光纖本身的損耗，造成信號(hào)光中被吸收掉的光子多于受激輻射產(chǎn)生的光子，引起增益下降。由上述討論可知，對(duì)于某個(gè)確定的入射泵浦功率，存在著一個(gè)摻鉺光纖的最佳長(zhǎng)度，使得增益最大。增益與摻鉺光纖長(zhǎng)度

15、的關(guān)系如圖4所示。EDFA的增益還跟輸入光的程度、泵浦光功率及光纖中鉺離子ER3+的濃度都有關(guān)系，如小信號(hào)輸入時(shí)的增益系數(shù)大于大信號(hào)輸入時(shí)的增益系數(shù)。當(dāng)輸入光弱時(shí)，高能位電子的消耗減少并可從泵激得到充分的供應(yīng)，因而，受激輻射就能維持達(dá)到相當(dāng)?shù)某潭?。?dāng)輸入光變強(qiáng)時(shí)，由于高能位的電子供應(yīng)不充分，受激輻射光的增加變少，于是就出現(xiàn)飽和。泵浦光功率越大，摻鉺光纖越長(zhǎng)，3 DB飽和輸出功率也就越大。其次與當(dāng)ER3+的濃度超過一定值時(shí)，增益反而會(huì)降低，因此要控制好摻鉺光纖的鉺離子濃度。采用EDFA后，提高了注入光纖的功率，但當(dāng)大到一定數(shù)值時(shí)，將產(chǎn)生光纖非線性效應(yīng)和光泄漏效應(yīng)，這影響了系統(tǒng)的傳輸距離和傳輸質(zhì)量

16、。另外色散問題變成了限制系統(tǒng)的突出問題，可以選用G653光纖(色散位移光纖DSF)或非零色散光纖(NZDF)來解決這一問題。 之所以采用EDFA級(jí)聯(lián)的方式，一是插入兩級(jí)間的光隔離器有效地抑制了第二段EDF的反向自發(fā)輻射(ASE)，使其不能進(jìn)入第一段EDF，減少了泵浦功率在反向ASE上的消耗，使泵浦光子更有效地轉(zhuǎn)換成信號(hào)光能量；二是分為兩級(jí)后，各自的增益可以任意分配，可以根據(jù)不同的增益要求和應(yīng)用環(huán)境改變相應(yīng)的增益。但是，要在保證信號(hào)無失真的情況下得到最佳的光功率增益，還需要解決一些問題： (1)由于增益分為兩級(jí)，如何分配兩級(jí)問的增益才能在現(xiàn)有的EDF、泵浦源功率等條件下使得光放大的實(shí)現(xiàn)更容易，這

17、與EDF的放大能力，泵浦遠(yuǎn)功率大小、穩(wěn)定性，泵浦光波長(zhǎng)及其模式等均有密切相關(guān)。 (2)在每一級(jí)各自一定的泵浦功率下，找到摻鉺光纖的最佳長(zhǎng)度。當(dāng)EDF過短時(shí)，由于對(duì)泵浦吸收的不充分而導(dǎo)致增益降低；而當(dāng)EDF過長(zhǎng)時(shí)，由于泵浦光在EDF內(nèi)被鉺離子吸收，泵浦功率逐漸下降，當(dāng)功率降至泵浦閾值以下時(shí)，就不能形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，此時(shí)，這部分EDF不僅對(duì)信號(hào)光無放大作用，反而吸收了已放大的部分信號(hào)，造成增益的下降，同時(shí)也會(huì)引起噪聲系數(shù)的增大。(3)如果需要更高的光功率輸出，幾十瓦甚至上百瓦，可考慮更高級(jí)聯(lián)的方法，因?yàn)殡S著增益的增大，泵浦源由于轉(zhuǎn)換效率的問題，功率需求會(huì)很高，所需的單級(jí)EDF長(zhǎng)度也會(huì)大大增長(zhǎng)，這樣的

18、工作條件往往不易達(dá)到，且穩(wěn)定性不強(qiáng)，采用更高級(jí)聯(lián)可以將增益劃分到多級(jí)，易于實(shí)現(xiàn)和控制，光模塊的整體增益特性也有較大提高。第四章 光纖放大器的其它應(yīng)用光纖放大器與其他放大器比較，具有輸出功率大、增益高、工作帶寬寬、與偏振無關(guān)、噪聲指數(shù)低、放大特性與系統(tǒng)比特率、數(shù)據(jù)格式無關(guān)等特點(diǎn)，它已成為新一代光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之一。 摻鉺光纖放大器用在系統(tǒng)發(fā)射機(jī)輸出短，提高發(fā)送功率，延長(zhǎng)傳輸距離；用在光纖傳輸鏈路中，補(bǔ)償光能量的損失，可增加傳輸距離；用在光接收機(jī)前，對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)防大，可提高光接收機(jī)靈敏度。應(yīng)用范圍包括干線高速光通信系統(tǒng)、海纜系統(tǒng)、本地網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)、光纖CATV等工程。1 功率放大器摻鉺光纖放

19、大器作為功率放大器有許多特殊功能是電子線路放大器所不能比擬的，分述如下：摻鉺光纖放大器可用作數(shù)字、模擬以及相干光通信的功率放大器。即如果線路上已采用摻鉺光纖放大器做功率放大器，那么，不管它需要傳輸數(shù)字信號(hào)還是傳輸模擬信號(hào)，不必改變摻鉺光纖放大器線路設(shè)備。摻鉺光纖放大器可傳輸不同的碼率。如果需要擴(kuò)容，由低碼率改變?yōu)楦叽a率時(shí)，不必改變摻鉺光纖放大器線路設(shè)備。摻鉺光纖放大器做功率放大器，可在不改變?cè)性肼曁匦院驼`碼率的前提下，直接放大數(shù)字、模擬活二者混合的數(shù)據(jù)格式，特別適合光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。實(shí)現(xiàn)語音、圖像、數(shù)據(jù)同網(wǎng)傳輸，不必改變摻鉺光纖放大器線路設(shè)備。 一個(gè)摻鉺光纖放大器可同時(shí)傳輸若干波長(zhǎng)的光信號(hào)，

20、即用光波復(fù)用擴(kuò)容時(shí)，不必改變摻鉺光纖放大器線路設(shè)備。 一個(gè)摻鉺光纖放大器可同時(shí)傳輸若干波長(zhǎng)的光信號(hào)，即用光波復(fù)用擴(kuò)容時(shí)，不必改變摻鉺光纖放大器線路設(shè)備。實(shí)踐證明，使用摻鉺光纖放大器的光纖干線傳輸，經(jīng)過近千公里的傳輸后的誤碼率人能達(dá)到 。如果采用飽和功率為18dBm的放大器，可是實(shí)現(xiàn)160200km無中繼通信。如果有必要，還可將中繼距離延長(zhǎng)更遠(yuǎn)。2 前置放大器 把 摻鉺光纖放大器置于光接收機(jī)關(guān)監(jiān)測(cè)器前面。來自光纖的光信號(hào)經(jīng)摻鉺光纖放大器放大后再由光檢測(cè)器檢測(cè)。由于摻鉺光纖放大器的信噪比由于電子放大器，所以用 摻鉺光纖放大器作預(yù)放大器的光接收機(jī)具有較高的靈敏度，其靈敏度甚至不亞于相干光接收機(jī)的。各

21、類接收機(jī)靈敏度示于圖5。圖5FUMP_LDPINFC/APCCCwDMFC/APCCCc光輸出端光輸入端ISOIEDFISO2PIN控制單元監(jiān)控接口3 線路放大器 線路放大器的顯著優(yōu)點(diǎn)是增益高，通常大于30dB。由于可以級(jí)聯(lián)使用，特別適合海底遠(yuǎn)程通信和陸地超長(zhǎng)距離傳輸使用。把摻鉺光纖放大器至于光纖傳輸線路中，將已被衰減了的小信號(hào)進(jìn)行放大，可以大大延長(zhǎng)傳輸距離，也成為中繼放大器。 使用線路放大器必須解決遠(yuǎn)程監(jiān)控問題，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已制定出多種監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，可以按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 4 用戶接入網(wǎng)中的光纖放大器 光 纖放大器在用戶接入網(wǎng)中也占有重要地位。在光纖用戶網(wǎng)中，雖然用戶系統(tǒng)的距離較短，但是用

22、戶網(wǎng)的分子太多，光線干線中的光信號(hào)功率要進(jìn)行眾多的分配，甚至 是多級(jí)進(jìn)行分配。這樣一來被分配到每個(gè)分支獲得光信號(hào)就相當(dāng)?shù)娜?，不能保證用戶的終端設(shè)備的接收質(zhì)量。為此，需要將光信號(hào)進(jìn)行放大，這就需要光纖放大器。將光纖放大器置于光發(fā)射機(jī)后端，以提高入纖的光功率，使整個(gè)線路系統(tǒng)的光功率得到提高，以滿足各級(jí)需要，這就要用到光纖功率放大器。 在用戶網(wǎng)中，當(dāng)用戶系統(tǒng)距離過長(zhǎng)時(shí)需要使用線路放大器；為了提高各支路的光功率分配數(shù)量，也要使用這類放大器?？傊?，光線放大器在用戶接入網(wǎng)中主要是提高光信號(hào)的功率，即可以補(bǔ)償光耦合器燈光器件所造成的光損耗，又可以大大提高用戶數(shù)量以及復(fù)用密度，對(duì)降低用戶網(wǎng)建設(shè)成本也會(huì)起到很大

23、作用。 5 光纖CATV中的放大器 對(duì) 于光纖/同軸混合結(jié)構(gòu)的多種系統(tǒng)并存的CATV網(wǎng)絡(luò)，摻鉺光纖放大器日益抽到重視，尤其是前端集中的系統(tǒng)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光波式結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)距離的干線傳輸系統(tǒng)更 是如此。對(duì)于CATV設(shè)計(jì)者最常用的樹形分配網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)的效率是由每個(gè)用戶成本所決定的。因此，采用摻鉺光纖放大器提高光功率可以在原有發(fā)射設(shè)備基礎(chǔ) 上，為更多的用戶服務(wù)，從而降低發(fā)射機(jī)單位毫瓦的造價(jià)。另外，在近幾年來，包含有摻鉺光纖放大器的1550nm光發(fā)射設(shè)備可以最廉價(jià)的實(shí)現(xiàn)光纖到路邊和光 纖到大樓?？偠灾贑ATV光纖干線傳輸和功率分配系統(tǒng)以及逐步實(shí)現(xiàn)語音、圖像、數(shù)據(jù)通路傳輸?shù)摹叭W(wǎng)合一”，為最終實(shí)現(xiàn)寬帶的

24、綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)，摻鉺 光纖放大器將發(fā)揮不可估量的作用。如上所述，摻鉺光纖放大器在光纖CATV中的應(yīng)用示于圖4。在這三種用途中，當(dāng)前主要作為功率放大器和線路放大器，其目的是補(bǔ)償光纖傳輸損耗或用作補(bǔ)償光分路器的分支損耗。在CATV系統(tǒng)中，EDFA功率放大器可以將發(fā)射機(jī)的輸出功率從24 mW提高到60mW。一臺(tái)CATV光接收機(jī)需要的接受光功率為1mW，那么不加EDFA一臺(tái)發(fā)射機(jī)只能帶24臺(tái)接收機(jī)，極不合算。使用EDFA后，發(fā)射機(jī)光功率提高到60mW，一套發(fā)射機(jī)+EDFA系統(tǒng)可以帶60個(gè)接收機(jī)，使昂貴的發(fā)射系統(tǒng)有更多的用戶共享，使每用戶成本降低。下面舉一例說明：EDFA（c）前置放大器E/OE/OE/

25、O EDFA光纖光纖光分支EDFA（a）功率放大器（b）線路放大器O/E光分支圖6 摻餌光纖放大器在CATV中的運(yùn)用設(shè)想有一CATV 網(wǎng)需要240個(gè)光接收機(jī)，1310nmCATV發(fā)射機(jī)輸出光功率為16mW（價(jià)格為15萬元），則需要15臺(tái)發(fā)射機(jī)，發(fā)射設(shè)備總價(jià)格225萬元（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5a）；用1550nmCATV系統(tǒng)需要：1550nmCATV發(fā)射機(jī)，發(fā)射光功率4mW（價(jià)格30萬元）一臺(tái)，輸出光功率為50mW的EDFA5臺(tái)（50nmWEDFA價(jià)格15萬元，則發(fā)射設(shè)備總價(jià)格（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5b）兩者相差120萬元，1550nm發(fā)射系統(tǒng)的成本僅為1310nm發(fā)射系統(tǒng)的47%。由于光纜在1550nm波段的

26、衰耗只有1310波段的57%，因此在發(fā)射系統(tǒng)具有相同的發(fā)射總功率的情況下，1550nm波段的發(fā)射設(shè)備比1310nm的設(shè)備能傳輸更長(zhǎng)的距離，帶更多的光接收機(jī)。從以上實(shí)例可以看出，應(yīng)用EDFA的1550nm波段的CATV系統(tǒng)具有明顯的性能價(jià)格比優(yōu)勢(shì)，是目前CATV發(fā)展的主流。 功率放大器是在CATV系統(tǒng)的前段將發(fā)射機(jī)的輸出光放大后再進(jìn)行分配，以供各方向的光纖干線傳輸用。功率放大器于功率分配器也可考慮做成兩端重復(fù)使用。從原理前短處獎(jiǎng)光纖干線分支時(shí)，可在分支前面接入摻鉺光纖放大器，作為線路放大器，以補(bǔ)償分支損耗。6 在密集型波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)中的應(yīng)用 由于EDFA具有30nm的工作帶寬,它可以同時(shí)放大多個(gè)波長(zhǎng)不同的光信號(hào)，因此它可以十分方便的應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)中，補(bǔ)償各種光衰耗。應(yīng)用EDFA由DWDM系統(tǒng)如圖8所示。圖8 摻