光纖放大器原理及其應(yīng)用

1、光纖放大器原理與應(yīng)用的研究研電14121142201417張旭一、背景簡介二、放大器種類三、摻鉺光纖放大器原理四、摻鉺光纖放大器的應(yīng)用 由于光纖損耗和光纖色散的存在，任何光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離都受到損耗或色散的限制。光脈沖信號在光纖中傳輸。隨著傳輸距離的增加，光纖損耗導(dǎo)致脈沖幅度逐漸減小，光信號的能量逐漸降低；光纖色散使得脈沖寬度在時(shí)間上發(fā)生展寬，產(chǎn)生波形畸變。在長距離光纖傳輸系統(tǒng)中，必須在線路適當(dāng)位置設(shè)立中繼器，對衰減和失真了的光信號進(jìn)行處理和放大。 光纖通信系統(tǒng)中的中繼器主要有兩種形式：一是光-電-光轉(zhuǎn)換形式的中繼器，二是直接對光信號進(jìn)行放大的光放大器。 背景簡介3二、光纖放大器種類光纖放

2、大器種類非線性光纖放大器摻雜光纖放大器SRS光纖放大器SBS光纖放大器 非線性光纖放大器是利用強(qiáng)的光源對光纖進(jìn)行激發(fā)，使光纖產(chǎn)生非線性效應(yīng)而出現(xiàn)拉曼散射(SRS)和受激布里淵散射(SBS)，光脈沖信號在這受激發(fā)的一段光纖的傳輸過程中得到放大。這類光纖放大器需要對光纖注入泵浦光，泵浦光能量通過SRS或SBS光纖放大器傳送到信號光上，同時(shí)有部分能量轉(zhuǎn)換成分子振動(SRS)或聲子(SBS)。SRS與SBS光纖放大器盡管很類似，但也有一些不同：(1)對SRS光纖放大器泵浦光與信號光可以同向或反向傳輸；而而SBS光纖放大器只能逆向泵浦。(2)SBS的Stokes移動要比SRS小三個(gè)數(shù)量級。(3)SRS光

3、纖放大器的增益帶寬為6THz；而SRS光纖放大器的增 益帶寬卻相當(dāng)窄，只有30100MHz。三、光纖放大器原理非線性放大器工作原理 摻雜光纖放大器利用摻雜離子在泵浦光作用下的粒子反轉(zhuǎn)而對入射光信號提供光增益，放大器的增益特性和工作波長由摻雜離子決定。以摻鉺光纖放大器為例談?wù)勂涔ぷ髟怼姐s光纖放大器的英文縮寫為EDFA。EDFA主要由摻鉺光纖(EDF)、泵浦光源、光耦合器、光隔離器及光濾波器組成。三、光纖放大器原理摻雜放大器工作原理三、光纖放大器原理摻雜放大器工作原理在泵浦光源的作用下，在摻鉺光纖中出現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，產(chǎn)生了受激輻射，從而使光信號得到放大。由于EDFA具有細(xì)長的纖形結(jié)構(gòu)，使得

4、有源區(qū)的能量密度很高，光和物質(zhì)的作用區(qū)很長，這樣可以降低對泵浦光源功率的要求。由理論分析知道，鉺離子有三個(gè)能級：E1、E2和E3。其中E1能極最低，稱為基態(tài)；E2能級為亞穩(wěn)態(tài)，E3能級最高，稱為激發(fā)態(tài)。三、光纖放大器原理摻鉺光纖放大器工作原理三、光纖放大器原理摻鉺光纖放大器工作原理 光放大當(dāng)輸入光信號的光子能量E=hf，正好等于E2和E1能級差時(shí)，即E1-E2=hf，則亞穩(wěn)態(tài)E2上的粒子將以受激輻射的形式躍遷到基態(tài)E1上，并輻射出和輸入光信號中光子一樣的全同光子，從而大大增加了光子的數(shù)量，使得輸入光信號在摻鉺光纖中變?yōu)橐粋€(gè)強(qiáng)的輸出光信號，實(shí)現(xiàn)了對光信號的直接放大。三、光纖放大器原理摻鉺光纖放大器工作原理四、摻鉺光纖光纖放大器的應(yīng)用光纖放大器的適用波段 四、摻鉺光纖光纖放大器的應(yīng)用應(yīng)用1、作中繼器