光纖通信技術(shù)—光纖放大器概要

1、第1頁(yè)共 14 頁(yè)光纖通信技術(shù)一光纖放大器光導(dǎo)纖維通信簡(jiǎn)稱光纖通信，原理是利用光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)信 息傳遞的一種通信方式。實(shí)際應(yīng)用中的光纖通信系統(tǒng)使用的不是單根的光 纖，而是許多光纖聚集在一起的組成的光纜。光纖放大器 不但可對(duì)光信號(hào)進(jìn) 行直接放大，同時(shí)還具有實(shí)時(shí)、高增益、寬帶、在線、低噪聲、低損耗的全 光放大功能，是新一代光纖通信系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵器件。名稱：光纖放大器 關(guān)鍵字：光纖放大器 EDFA 半導(dǎo)體放大器光纖曼放大器 摘要：光放大器的開發(fā)成功及其產(chǎn)業(yè)化是光纖通信技術(shù)中的一個(gè)非常重要的 成果，它大大地促進(jìn)了光復(fù)用技術(shù)、光弧子通信以及全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。顧名 思義，光放大器就是放大光信

2、號(hào)。在此之前，傳送信號(hào)的放大都是要實(shí)現(xiàn)光 電變換及電光變換，即 0/E/0變換。有了光放大器后就可直接實(shí)現(xiàn)光信號(hào)放 大。光放大器主要有 3 種：光纖放大器、拉曼放大器、半導(dǎo)體光放大器。光 纖放大器就是在光纖中摻雜稀土離子（如鉺、錯(cuò)、銩等）作為激光活性物質(zhì)。 每一種摻雜劑的增益帶寬是不同的；摻銩光纖放大器的增益帶是 S 波段；摻錯(cuò)光纖放大器的增益帶在 1310 nm 附近。而喇曼光放大器則是利用喇曼散 射效應(yīng)制作成的光放大器， 即大功率的激光注入光纖后， 會(huì)發(fā)生非線性效應(yīng)？喇曼散射。在不斷發(fā)生散射的過程中，把能量轉(zhuǎn)交給信號(hào)光，從而使信號(hào)光 得到放大。由此不難理解，喇曼放大是一個(gè)分布式的放大過程，

3、即沿整個(gè)線 路逐漸放大的。其工作帶寬可以說是很寬的，幾乎不受限制。這種光放大器 已開始商品化了，不過相當(dāng)昂貴。半導(dǎo)體光放大器（S0A 一般是指行波光 放大器，工作原理與半導(dǎo)體激光器相類似。1.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。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?？諝?/p>

4、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。2.光纖放大器的發(fā)展方向由于超高速率、大容量、長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)作為光纖通信 領(lǐng)域的關(guān)鍵器件一一光纖放大器在功率、帶寬和增益平坦方面提出了新的要求，因此，在未來

5、的光纖通信網(wǎng)絡(luò)中，光纖放大器的發(fā)展方向主要有以下幾 個(gè)方面：EDFA 從 C-Band 向 L-Band 發(fā)展；第2頁(yè)共 14 頁(yè)寬頻譜、大功率的光纖拉曼放大器；將局部平坦的 EDFA 與光纖拉曼放大器進(jìn)行串聯(lián)使用， 獲得超寬帶的平坦 增益放大器；發(fā)展應(yīng)變補(bǔ)償?shù)臒o偏振、單片集成、光橫向連接的半導(dǎo)體光放大器光開 關(guān)；研發(fā)具有動(dòng)態(tài)增益平坦技術(shù)的光纖放大器；小型化、集成化光纖放大器。隨著新材料、新技術(shù)的不斷突破，光纖放大器在 12921660nm 波長(zhǎng)范圍 內(nèi)獲得帶寬為 300nm 超寬帶將不是夢(mèng)想，Tbit/s DWD 光網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)將一 定會(huì)實(shí)現(xiàn)。光纖放大器一般都由增益介質(zhì)、泵浦光和輸入輸出耦合

6、結(jié)構(gòu)組成。目前 光纖放大器主要有摻鉺光纖放大器、半導(dǎo)體光放大器和光纖拉曼放大器三 種，根據(jù)其在光纖網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，光纖放大器主要有三種不同的用途：在發(fā) 射機(jī)側(cè)用作功率放大器以提高發(fā)射機(jī)的功率； 在接收機(jī)之前作光預(yù)放大器以 極大地提高光接收機(jī)的靈敏度；在光纖傳輸線路中作中繼放大器以補(bǔ)償光纖 傳輸損耗，延長(zhǎng)傳輸距離。光放大器不但可對(duì)光信號(hào)進(jìn)行直接放大，同時(shí)還具有實(shí)時(shí)、高增益、寬 帶、低噪聲、低損耗的全光放大功能，是新一代光纖通信系統(tǒng)中必不可少的 關(guān)鍵器件；由于這項(xiàng)技術(shù)不僅解決了衰減對(duì)光網(wǎng)絡(luò)傳輸速率與距離的限制， 更重要的是它開創(chuàng)了1550nm 頻段的波分復(fù)用， 從而將使超高速、 超大容量、超長(zhǎng)距離的

7、波分復(fù)用(WDM、密集波分復(fù)用(DWD)、全光傳輸、光孤子 傳輸?shù)瘸蔀楝F(xiàn)實(shí)，是光纖通信發(fā)展史上的一個(gè)劃時(shí)代的里程碑。在目前實(shí)用 化的光纖放大器中主要有摻鉺光纖放大器(EDFA、半導(dǎo)體(SOA 和光纖 拉曼放大器(FRA 等，其中摻鉺光纖放大器以其優(yōu)越的性能現(xiàn)已廣泛應(yīng)用 于長(zhǎng)距離、大容量、高速率的光纖通信系統(tǒng)、接入網(wǎng)、光纖CATV 網(wǎng)、軍用系統(tǒng)(雷達(dá)多路數(shù)據(jù)復(fù)接、數(shù)據(jù)傳輸、制導(dǎo)等)等領(lǐng)域，作為功率放大器、 中繼放大器和前置放大器。3.光纖放大器原理及分類3.1 EDFA的原理EDFA 勺泵浦過程需要使用三能級(jí)系統(tǒng)，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)

8、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 勺噪聲。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

9、況下得到穩(wěn)定的功率放大。3.2 EDFA的結(jié)構(gòu)典型的 EDFA 吉構(gòu)主要由摻鉺光纖（EDF）、泵浦光源、耦合器、隔離器等 組成。第3頁(yè)共 14 頁(yè)摻鉺光纖是 EDFA 勺核心部件。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。3.3 EDFA的特性及性能指標(biāo)增益特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，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

10、 mW 泵浦光功率通過光纖放大器所獲得的增益。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 1 480 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。3.4 EDFA的帶寬增益頻譜帶

11、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勺增益譜寬已達(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。3.5 EDFA的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)EDFA 寸光信號(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 為在 EDFA勺摻鉺光纖（EDF）中插入一個(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

12、 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 勺增益、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

13、激光器泵浦源將光功率放 大到 1W 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)。3.6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，第4頁(yè)共 14 頁(yè)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

14、的最佳長(zhǎng)度，使得增益最大。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)某潭取．?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

15、影響了系統(tǒng)的傳輸距離和傳輸質(zhì)量。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。3.7 EDFA級(jí)聯(lián)的改進(jìn)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：由于增益分為兩級(jí)，如何分

16、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)。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。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

17、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。3.9摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器是利用摻鉺光纖這一活性介質(zhì)，當(dāng)泵浦光輸入到EDF 中時(shí)，就可以將大部分處于基態(tài)的 Er3+抽運(yùn)到激發(fā)態(tài)上，處于激發(fā)態(tài)的 Er3+ 又迅速無輻射地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)上，由于Er3+在亞穩(wěn)態(tài)上的平均停留時(shí)間為10ms 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)，此時(shí)，信號(hào)光子通 過摻鉺第5頁(yè)共 14 頁(yè)光纖，在受激輻射效應(yīng)作用下產(chǎn)生大量與自身完全相同的光

18、子，使信 號(hào)光子迅速增多，這樣在輸出端就可以得到被不斷放大的光信號(hào)。自80 年代末至 90 年代初研制成摻鉺光纖放大器（EDFA，并開始應(yīng)用于 1.55mm 頻 段的光纖通信系統(tǒng)以來，推動(dòng)了光纖通信向全光傳輸方向發(fā)展，且目前 EDFA 的技術(shù)開發(fā)和商品化最成熟；應(yīng)用廣泛的 C 波段 EDFA 通常工作在 15301565nm 光纖損耗最低的窗口，具有輸出功率大、增益高、與偏振無關(guān)、 噪聲指數(shù)低、放大特性與系統(tǒng)比特率和數(shù)據(jù)格式無關(guān)，且同時(shí)放大多路波長(zhǎng) 信號(hào)等一系列的特性，在長(zhǎng)途光通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。其不足是 C-Band EDFA 的增益帶寬只有 35nm 僅覆蓋石英單模光纖低損耗窗口的

19、一 部分，制約了光纖固有能夠容納的波長(zhǎng)信道數(shù)；然而隨著因特網(wǎng)技術(shù)的迅速 發(fā)展，要求光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量要不斷地?cái)U(kuò)大，面對(duì)傳輸容量的擴(kuò)大，目前主要有三種解決途徑：（1）增加每個(gè)波長(zhǎng)的傳輸速率；（2）減少波長(zhǎng)間 距；（3）增加總的傳輸帶寬。對(duì)于第一種辦法，如果速率提高到10Gbit/s將帶來新的色散補(bǔ)償問題， 況且現(xiàn)在的電子系統(tǒng)還存在著所謂電子瓶頸效 應(yīng)問題。第二種辦法如果將信號(hào)間距從 100GHz 降低到 50GHz 或 25GHz 將給 系統(tǒng)帶來四波混頻（FWM 等非線性效應(yīng)，且要求系統(tǒng)采用波長(zhǎng)穩(wěn)定技術(shù)。 從而研究新的光纖放大器如 L 波段的 EDFA 是增加總的傳輸帶寬的一種，它 將 ED

20、FA 工作波長(zhǎng)由 C波段 15301560nm 擴(kuò)展到 L 波段 15701605nm 使 EDFA 的放大增益譜擴(kuò)展了一倍。盡管 L 波段 EDFA 勺波長(zhǎng)覆蓋了 EDF 增益譜的尾 部，但仍可與性能先進(jìn)的 C波段 EDFA 產(chǎn)品相媲美：例如兩者的基本結(jié)構(gòu)相 類似，大多數(shù) C 波段 EDFA 勺設(shè)計(jì)和制造技術(shù)仍可應(yīng)用于 L 波段 EDFA 研制； L 波段 EDFAt較小的輻射和吸收以及較低的平均反轉(zhuǎn)因子， 增益波動(dòng)系數(shù)遠(yuǎn) 小于C波段EDFA所存在的是L波段EDFA勺 EDF 較長(zhǎng)帶來無源光纖損耗較 大,3.10半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體光放大器（SOA 是采用通信用激光器相類似的工藝制作而成的

21、一種行波放大器，當(dāng)偏置電流低于振蕩閾值時(shí)，激光二極管就能對(duì)輸入相干 光實(shí)現(xiàn)光放大作用。由于半導(dǎo)體放大器具有體積小、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、功耗低、 壽命長(zhǎng)、易于同其它光器件和電路集成、適合批量生產(chǎn)、成本低，可實(shí)現(xiàn)增 益兼開關(guān)功能等特性，在全光波長(zhǎng)變換、光交換、譜反轉(zhuǎn)、時(shí)鐘提取、解復(fù) 用中的應(yīng)用受到了廣泛的重視，特別是目前應(yīng)變量子阱材料的半導(dǎo)體光放大 器的研制成功，已引起人們對(duì) SOA 勺廣泛研究興趣。國(guó)內(nèi)武郵院與華中科技 大學(xué)合作成功地研制開發(fā)了在光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵器件 -半導(dǎo)體光放大器，并很 快實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化，成為繼 Alcatel 公司之后能夠批量供應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)應(yīng)用于光 開關(guān)的半導(dǎo)體光放大器的供貨商， 這標(biāo)

22、志著我國(guó)自行研制的應(yīng)變量子阱器件邁出了商品化生產(chǎn)的關(guān)鍵一步。 但半導(dǎo)體光放大器與摻鉺光纖放大器相比存 在著噪聲大、功率較小、對(duì)串?dāng)_和偏振敏感、與光纖耦合時(shí)損耗大，工作穩(wěn) 定性較差等缺陷，迄今為止，其性能與摻鉺光纖放大器仍有較大的差距。又 由于半導(dǎo)體光放大器覆蓋了 13001600nm波段， 既可用于1300nm窗口的光 放大器， 也可以用于1550nm窗口的光放大器，且在 DWD 多波長(zhǎng)光纖通信系 統(tǒng)中，無需增益鎖定，那么它不僅可作為光放大器一種有益的選擇方案，而 且還可以促成 1310nm 窗口 DWD 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。3.11光纖拉曼放大器受激拉曼散射（SRS 是光纖中的一種非線性現(xiàn)象，它將一

23、小部分入射 光功率轉(zhuǎn)移到頻率比其低的斯托克斯波上； 如果一個(gè)弱信號(hào)與一強(qiáng)泵浦光波 同時(shí)在光纖中傳輸，并使弱信號(hào)波長(zhǎng)置于泵浦光的拉曼增益帶寬內(nèi)，弱信號(hào) 光即可以得到放大， 這種基于受激拉曼散射機(jī)制的光放大器即稱為光纖拉曼 放大器（FRA。近年來光纖拉曼放大器倍受關(guān)注，已成為研制開發(fā)的熱點(diǎn)， 它具有許多優(yōu)點(diǎn)：（ 1）增益介質(zhì)為普通傳輸光纖，與光纖系統(tǒng)具有良好的兼 容性；（2）增益波長(zhǎng)由泵浦光波長(zhǎng)決定，不受其它因素的限制，理論上只要 泵浦源的波長(zhǎng)適當(dāng)，就可以放大任意波長(zhǎng)的信號(hào)光； （3）增益高、串?dāng)_小、 噪聲指數(shù)低、頻譜范圍寬、溫度穩(wěn)定 性好。正因?yàn)楣饫w拉曼放大器有這么多的優(yōu)點(diǎn)， 它可以放大摻鉺光纖

24、放大器所 不能放大的波段，并可在 12921660nm 光譜范圍內(nèi)進(jìn)行光放大，獲得比 EDFA 寬得多的增益帶寬； 再次增益介質(zhì)為普通光纖， 可制作分立式或分布式 FRA， 分布式光纖拉曼放大器可以對(duì)信號(hào)光進(jìn)行在線放大，增加光放大的傳輸距 離，應(yīng)用于 40Gbit/s 的高速光網(wǎng)絡(luò)中，也特別適用于海底光纜通信系統(tǒng)， 而且因?yàn)榉糯笫茄刂饫w分布而不是集中作用， 所以輸入光纖的光功率大為 減少，從而非線性效應(yīng)尤其是四波混頻效應(yīng)大大減少，這對(duì)于大容量 DWDM 系統(tǒng)是十分適用的。FRA 是 EDFA 勺補(bǔ)充，而不是代替，兩者結(jié)合起來可獲得 大于 100nm 增益平坦寬帶，這就是采用分布式光纖拉曼放大

25、器的好處。但光纖拉曼放大器有一個(gè)主要的缺點(diǎn)就是需要特大功率的泵浦激光器， 解決這個(gè)問題的主要途徑有：一是研究降低閾值功率的泵浦激光器，使得普 通的大功率半導(dǎo)體激光器能作為拉曼泵浦使用； 其二是提高獲得更大輸出功 率泵浦激光器的研制水平；其三是將多個(gè)泵浦源激光器的波長(zhǎng)采用列陣、單 片組合的方法復(fù)用在一起，獲得一個(gè)大功率輸出的泵浦激光器，此種方法不 但可提供一個(gè)寬帶的增益譜， 而且還可以通過調(diào)節(jié)單個(gè)激光器的功率來調(diào)整 增益斜率。4.光纖放大器應(yīng)用EDFA 在功能應(yīng)用上可以分為用作遠(yuǎn)距離傳輸?shù)木€路放大器、用作光發(fā)射 機(jī)輸出的功率放大器和用作接收機(jī)前 端的前置放大器。 （1） 功率放大器 把 EDFA

26、 置于光發(fā)射機(jī)半導(dǎo)體激光器之后，光信號(hào)經(jīng) EDFA 放大后進(jìn)入光纖線 路，從而使光纖傳輸?shù)臒o中繼距離 增大，可達(dá) 200km 以上。具有輸出功率 大、輸出穩(wěn)定、 噪聲小、增益頻帶寬、 易于監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)。 （2） 線路放大器 處 于功率放大器之后，用于周期性地補(bǔ)償線路傳輸損耗，一般要求比較小的噪 聲指數(shù)，較大的輸出光功率。EDFA作為線路放大器有許多特殊功能是電子第 6 頁(yè) 共 14 頁(yè)第7頁(yè)共 14 頁(yè)線路放大器不可比擬的。（3）前置放大器 處于分波器之前，線路放大器之 后，用于信號(hào)放大，提高接收機(jī)的靈敏度。EDFA 具有接近量子極限的低噪聲 優(yōu)點(diǎn)，因而可用作接收機(jī)的前置放大器以提高接收靈敏度，

27、要求噪聲指數(shù)很 小，對(duì)輸出功率沒有太大的要求。把 EDFAS于光接收機(jī) PIN 光檢側(cè)器的前面，來自光纖的信號(hào)經(jīng) EDFA 放大后再由 PIN 檢測(cè)。強(qiáng)大的光信號(hào)使電子放 大器的噪聲可以忽略，用 EDFA 乍預(yù)放的光接收機(jī)具有更高的靈敏度。如果綜合上述各種應(yīng)用，一個(gè) EDFA 用作接收機(jī)前置放大器，另一個(gè) EDFA 用作發(fā) 送機(jī)的功率提升放大器，就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的無中繼傳輸。這類系統(tǒng)主要用于海底光纖通信系統(tǒng)。EDFA 作前置放大器時(shí)，放在光接收機(jī)之前，以提高光接收機(jī)的靈敏度， 一般工作于小信號(hào)或線性狀態(tài)，信號(hào)輸入功率約一 40dBm 要求 EDFA 勺增益 足夠高，噪聲系數(shù)則越小越好。 EDF

28、A 用作線路放大器時(shí)，可以直接插入到 光纖傳輸鏈路中作為光中繼放大器，省去了電中繼器的光/電/光轉(zhuǎn)換過 程，直接放大光信號(hào)，以補(bǔ)償傳輸線路損耗，延長(zhǎng)中繼距離。一般工作在近 飽和區(qū)，信號(hào)輸入功率約一 20dBm要求 EDFA 同時(shí)具有較高的增益和輸出光 功率，還應(yīng)有對(duì)其工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。EDFA 作為功率放大器時(shí)，裝在光發(fā)送機(jī)之后，對(duì)光源發(fā)出的光信號(hào)進(jìn)行放大，以補(bǔ)償無源光器件的損耗和提 高發(fā)送光功率。通常工作于深飽和區(qū)，要求EDFA 在保持適中的增益和噪聲系數(shù)下，能提供盡可能高的輸出光功率，必要時(shí)可用雙泵浦。5. EDFA在密集波分復(fù)用（DWDM系統(tǒng)中應(yīng)用的分析5.1 EDFA在DWDI系統(tǒng)中

29、的作用和應(yīng)用方式EDFA 是目前光放大器市場(chǎng)的主流品種，在 DWD 系統(tǒng)、接入網(wǎng)和有線電 視領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在 CATV 系統(tǒng)中通常作為功率放大器以提高發(fā)射機(jī)的 功率，使發(fā)射機(jī)覆蓋的用戶數(shù)大大增加，也可作為光纖線路的中繼放大器， 以補(bǔ)償光分路器及線路損耗，使傳輸距離大大增加。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)

30、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)、摻鉺光纖放大器 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)?高碼率時(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

31、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。第8頁(yè) 共 14 頁(yè)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) 160 200km 無中繼通信。如果有必要，還可將中繼距離延長(zhǎng)更遠(yuǎn)。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

32、有較高的靈敏 度，其靈敏度甚至不亞于相干光接收機(jī)的。線路放大器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。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。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。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

33、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)起到很大作用。 摻鉺光纖放大器在密集波分 復(fù)用系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是補(bǔ)償傳輸中的光纖損耗， 根據(jù)放大

34、器在系統(tǒng)中的位 置及作用，可以分成以下三種類型：功率放大器( booster-Amplifier )，處于合波器之后，用于對(duì)合波以后 的多個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行功率提升，然后再進(jìn)行傳輸，由于合波后的信號(hào)功率一 般都比較大，所以，對(duì)一功率放大器的噪聲指數(shù)、增益要求并不是很高，但 要求放大后，有比較大的輸出功率。線路放大器( Line-Amplifier )，處于功率放大器之后，用于周期性地補(bǔ) 償線路傳輸損耗，一般要求比較小的噪聲指數(shù)，較大的輸出光功率。前置放大器( Pre-Amplifier )，處于分波器之前，線路放大器之后，用 于信號(hào)放大，提高接收機(jī)的靈敏度(在光信噪比(OSNR 滿足要求情況下，較

35、 大的輸入功率可以壓制接收機(jī)本身的噪聲，提高接收靈敏度) ，要求噪聲指 數(shù)很小，對(duì)輸出功率沒有太大的要求。6.新型光纖放大器摻鉺光纖放大器對(duì)于波長(zhǎng)為 1540-1560nm 的第三個(gè)光纖通信窗口很有吸引力。雖然已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，但是為了得到高容量的光纖通信，我們還 在繼續(xù)第9頁(yè)共 14 頁(yè)發(fā)展高增益的 EDFA 然而，光纖系統(tǒng)還在遭受由于光纖材料的不同的 固有特性導(dǎo)致的損耗。因此，很多研究都直接指向了新材料和系統(tǒng)的優(yōu)化。 很多系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被提出了，來提高放大器的增益，減少噪聲。我們知道，目前 還沒有達(dá)到 54db 附近增益的報(bào)道。一個(gè)減少 ASE 自飽和的技術(shù)在 1976 年被 提出了。但是，這

36、個(gè)結(jié)構(gòu)遇到了由于連接處和其他光部件的缺陷導(dǎo)致的額外 反射。其他報(bào)告顯示出，濾波器可以和光隔離器一起使用來抑制前向的 ASE 并且提高信號(hào)增益。另一種得到高增益的方法是讓光信號(hào)通過EDFA 兩次。本文的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過使用一個(gè)相對(duì)較短的摻鉺光纖，可以得到更高的 增益和更好的噪聲指數(shù)。這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由一個(gè)循環(huán)連接器和四個(gè)端口構(gòu)成。 端口 1 用來輸入信號(hào)，端口 2 用來信號(hào)輸出，另外兩個(gè)端口連接到連接器2和連接器 3,這兩個(gè)連接器每個(gè)都有三個(gè)端口，用來使信號(hào)循環(huán)。在實(shí)驗(yàn)中 這個(gè)結(jié)構(gòu)還可以變化出很多結(jié)構(gòu)來。結(jié)果及論證圖一顯示了使用 DS-DP 吉構(gòu)得到的兩級(jí)四倍放大器。兩個(gè) TBF 包含在了 系統(tǒng)中，在

37、 CIR2 和 CIR3 的端口 1 和端口 3 之間。一個(gè) 980nm 的半導(dǎo)體激光 器用來作為泵浦源，它的最大功率為 300mw 第一級(jí)和第二級(jí)由 EDF1 和 EDF2 組成，它們分別為 10m 和 15m EDF1 和 EDF2 在 1527 波長(zhǎng)處有 6db/m 的峰值 吸收率。校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)顯示出，每次通過信號(hào)會(huì)減弱12db。這樣，增強(qiáng)的信號(hào)從CIR1 的端口 1 向端口 2 傳播，然后通過 EDF1 得到第一次放大，然后從 CIR2 的端口 2 向端口 3 傳播，它第一次通 過了 TBF 濾波器進(jìn)入端口 1 并且回到端口 2,當(dāng)它第二次通過 EDF1 的時(shí)候它 又一次得到了放大，進(jìn)入到

38、 CIR1 的端口 2，然后進(jìn)入第二級(jí)放大，通過 EDF2 和 CIR2。光譜分析儀連接到了 CIR1 的端口 4.這一技術(shù)使得信號(hào)通過兩級(jí)放 大器后增加了四倍。CIRl第10頁(yè)共 14 頁(yè)圖一：DSQF 實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖二顯示了一個(gè) 1550nm 波長(zhǎng)的信號(hào)得到增益的細(xì)節(jié)。這一細(xì)節(jié)針對(duì)了功 率在-20dbm, -35dbm 和-50dbm 的信號(hào)。泵浦功率要優(yōu)化到如下程度：第一 級(jí)固定為10mw 第二級(jí)從 10mw 增加到 220mw 每步增加 10mw 增益值在兩 級(jí)的泵浦功率都只有 10mW 寸可以達(dá)到 41db,得到了對(duì)于-50dbm 信號(hào)的增益 系數(shù)為 4.1db/mw。三個(gè)信號(hào)的增益都逐

39、步增加著，直到泵浦功率達(dá)到80mw時(shí)，增益值就增加得慢了。最高的增益為 61db，它是對(duì)于-50db 信號(hào)，泵浦 功率為220mW 寸得到的。020 4080 100 120 140 160 180 200 220 240Pump power (inW)圖二：1550nm 波長(zhǎng)信號(hào)實(shí)驗(yàn)增益和泵浦功率之間關(guān)系圖三是噪聲系數(shù)和泵浦功率的關(guān)系。它顯示出泵浦功率增加時(shí)噪聲系數(shù) 不變。這可以由噪聲系數(shù)和泵浦功率的關(guān)系來解釋，這可能是由于濾波器的 影響，它使噪聲系數(shù)為一個(gè)固定值。-50dbm 信號(hào)有最低噪聲系數(shù)，為 7db。 -20db 信號(hào)噪聲系數(shù)最高。噪聲系數(shù)與泵浦功率無關(guān)。= dBmHn=-35 d

40、Bm2040KO 100 120 140 160 180 2D0 220Pump power (mW)圖三：1550nm 波長(zhǎng)信號(hào)實(shí)驗(yàn)噪聲系數(shù)和泵浦功率關(guān)系35-30-25105-7(1-第11頁(yè)共 14 頁(yè)圖四顯示了增益和噪聲系數(shù)與 1550nm 波長(zhǎng)輸入信號(hào)功率之間關(guān)系。第二 級(jí)的泵浦功率設(shè)置為 220,150,100 和 50mw 第一級(jí)的泵浦功率仍然固定為 10mw 對(duì)于-30dbm 信號(hào)，用最低功率 50mw 泵浦時(shí)，增益值超過了 40db,因 此，最高增益在泵浦功率超過 50mw 信號(hào)功率低于-30dbm 時(shí)獲得。對(duì)于小 信號(hào)（v-40dbm）我們沒有觀察到明顯的增益飽和現(xiàn)象。我們

41、期望對(duì)于更低 功率的信號(hào)（-60dbm）增益值可以超過 70db。放大器的噪聲系數(shù)也被記錄 了下來，它隨著信號(hào)功率的增加而增加。對(duì)于低于-30dbm 的信號(hào)，噪聲系數(shù) 達(dá)到了最低值，最低值在 7db 和10db 之間。50 45 4) -35 -30 -25 20 -15 -10 -50Input signal power (dBm)圖四：增益和噪聲系數(shù)與 1550nm 波長(zhǎng)輸入信號(hào)功率之間關(guān)系圖五顯示出輸出功率和增益之間關(guān)系。信號(hào)輸出功率和增益都隨著泵浦功率的增加而增加，并且二者都是常量。泵浦功率為10,30,70 和 90mW 寸，輸出飽和功率分別為 3,8,10.5 和 13dbm。未達(dá)

42、到飽和的增益值為41,47,51,53 和 54db。對(duì)于波長(zhǎng)為 1550nm 的功率為 0dbm 的輸入信號(hào)有一個(gè) 輸出功率最大值，為 13.01dbm（泵浦 90mW,-50dbm 信號(hào)最大增益值為 61db。15-0_010.012.5 15.050Ouwiit fligruil power (dBTn)第12頁(yè)共 14 頁(yè)10 mW *70 mW30 mW-90 mW50 mW第13頁(yè)共 14 頁(yè)圖五：1550nm 波長(zhǎng)信號(hào)輸出功率和增益之間關(guān)系圖六描述了輸出信號(hào)功率值和輸入信號(hào)功率值在不同泵浦功率下的關(guān) 系。圖表顯示出隨著輸入信號(hào)的增加，輸出信號(hào)也增加。圖表顯示出了輸出 功率對(duì)于輸入

43、功率的依賴關(guān)系。系統(tǒng)顯示出對(duì)于-30dbm 信號(hào)的一個(gè)較高的輸 出功率值，為18dbm 信號(hào)功率從 0dbm 減少到-30dbm 時(shí)，輸出信號(hào)基本不 變。低于-30dbm時(shí)輸出開始持續(xù)降低了。對(duì)于-45dbm 和-50dbm 之間輸入信 號(hào)，輸出不足10dbmTo圖六：1550nm 波長(zhǎng)信號(hào)輸出信號(hào)功率值和輸入信號(hào)功率值的關(guān)系7.光放大器應(yīng)用要求為了確保WD系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量， WDI系統(tǒng)中使用的EDFA應(yīng)具有足夠的帶 寬、平坦的增益、低噪聲系數(shù)和高輸出功率。EDFA 增益帶寬目前， EDFA 可用增益頻譜范圍為 15301565nm,增益帶寬為 35nm 左右，可以滿足 432 信道的 WD 系

44、統(tǒng)。如果希望進(jìn)一步增大帶寬，以利用波長(zhǎng)資 源，則必須開發(fā)新型的光放大器。WDI 系統(tǒng)對(duì) EDFA 增益平坦度的要求EDFA 的增益平坦度（GF） 是指在整個(gè)可用增益的帶寬內(nèi)， 最大增益波長(zhǎng)點(diǎn)的 增益與最小增益波長(zhǎng)點(diǎn)的增益之差。在 WDI 系統(tǒng)中，要求 EDFA 的 GF 越小越 好。一般 EDFA 在它的工作波段內(nèi)存在著一定的增益起伏，即不同波長(zhǎng)所得 到的增益不同。雖然增益差值不大，但當(dāng)多個(gè) EDFA 級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)，這種增益 差值會(huì)線性積累，嚴(yán)重時(shí)，信號(hào)到達(dá)接收端后，有些高增益信道的接收光功 率過大使接收機(jī)過載，而某些低增益信道的接收光功率過小而達(dá)不到接收機(jī) 靈敏度。因此，要使各信道上的增益偏差

45、處于允許范圍內(nèi)，放大器的增益就 必須平坦。使光纖放大器增益平坦的技術(shù)有兩種途徑：一是增益均衡技術(shù)； 二是光纖技術(shù)。a 增益均衡技術(shù)增益均衡技術(shù)是利用損耗特性與放大器的增益波長(zhǎng)特 性相反的增益均衡器來抵消增益的不均勻性，這種技術(shù)的關(guān)鍵在于放大器的增益曲線和均衡器的損耗特性精密吻合，使綜合特性平坦。增益均衡技術(shù)可2(mop)2O5-OInput signal power (dfini)第14頁(yè)共 14 頁(yè)以分為固定式的和動(dòng)態(tài)的?，F(xiàn)階段實(shí)用化的固定式增益平坦技術(shù)主要有光纖 光柵技術(shù)和介質(zhì)多層薄膜濾波器技術(shù)等。增益均衡用的光纖光柵是一種長(zhǎng)周期光纖光柵。其光柵周期一般為數(shù)百 um。通過多個(gè)長(zhǎng)周期的光柵組

46、合，可以 構(gòu)成具有與 EDFA 增益波長(zhǎng)特性相反的增益均衡器。使用該技術(shù)，在15281568nm 的 40nm 帶寬內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)增益偏差在 5%以內(nèi)的帶寬增益平坦的 EDFA動(dòng)態(tài)的增益均衡技術(shù)是指動(dòng)態(tài)增益可調(diào)的增益平坦濾波器技術(shù)，主 q 要有法拉第旋轉(zhuǎn)體型增益可調(diào)濾波器技術(shù)、波導(dǎo)M Z 型增益可調(diào)型濾波器技術(shù)、 陣列波導(dǎo)型動(dòng)態(tài)增益可調(diào)濾波器技術(shù)和聲光型動(dòng)態(tài)增益可調(diào)濾波器技 術(shù)等。b 光纖技術(shù)所謂光纖技術(shù)是指通過改變光纖材料或者利用不同光纖的 組合來改變 EDF 的特性，從而改善 EDFA 勺增益平坦性?？煞譃闉V波器型和 本征型兩類。 濾波器型是在 EDFA 中內(nèi)插無源濾波器將 1530nm 的

47、增益峰降 低，或?qū)ｉT設(shè)計(jì)其透射譜與 EDF 母曾益譜相反的光濾波器將增益譜削平，但 濾波器型結(jié)構(gòu)工藝都較復(fù)雜，附加損耗大，輸出功率會(huì)減小。本征型是在EDF中摻入別的雜質(zhì)（如摻鋁EDFA摻釔EDFA或改變EDF基質(zhì)（如氟化物 EDFA碲化物 EDFA。其最大優(yōu)點(diǎn)是無需制作和引入附加元件。EDFA 增益特性的優(yōu)化技術(shù)采用放大波段內(nèi)的增益控制和光譜均衡方法，能取得EDF 母曾益特性優(yōu)化的良好結(jié)果。EDFA 勺增益控制技術(shù)有許多種，典型的有控制泵浦源增益的方法,EDFA 內(nèi)部的監(jiān)測(cè)電路通過監(jiān)測(cè)輸入和輸出功率的比值來控制泵浦源的輸 出，當(dāng)輸入波長(zhǎng)某些信號(hào)丟失時(shí)，輸入功率會(huì)減小，輸出功率和輸入功率的 比值會(huì)增加，通過反饋電路，降低泵浦源的輸出功率，保持（輸出/輸入）增 益不變，從而使 EDFA 勺總輸出功率減少，保持輸出信號(hào)電平的穩(wěn)定