《現(xiàn)代光纖通信技術(shù)及應(yīng)用》課件 第4章　光放大器與光纖激光器

現(xiàn)代光纖通信技術(shù)及應(yīng)用第4章光放大器與光纖激光器目錄CATALOG010203044.1光放大器4.2

摻鉺光纖放大器4.3

光纖拉曼放大器4.4

光纖激光器

4.1光放大器PART014.1.1

增益和增益帶寬4.1.2

增益飽和4.1.3

噪聲指數(shù)123內(nèi)容圖光放大器1.增益4.1.1增益和增益帶寬G＝Pout/Pin

增益帶寬是指光放大器有效的頻率（或波長）范圍，通常指增益從最大值下降3dB時對應(yīng)的波長范圍。2.增益帶寬增益G是描述光放大器對信號放大能力的參數(shù)，定義為輸出光功率與輸入光功率之比。4.1.2增益飽和

光放大器的輸入光功率范圍有一定的要求，當(dāng)輸入光功率大于某一閾值時，就會出現(xiàn)增益飽和現(xiàn)象。增益飽和是指輸出功率不再隨輸入功率增加而增加或增加很小。4.1.3噪聲指數(shù)

光放大器噪聲指數(shù)（NF）的定義為光放大器輸入、輸出端口信噪比（SNR）的比值4.2摻鉺光纖放大器PART024.2.1

摻鉺光纖放大器的構(gòu)成4.2.2

摻鉺光纖放大器的工作原理及特性4.2.3摻鉺光纖放大器的設(shè)計4.2.4摻鉺光纖放大器的測試1234內(nèi)容54.2.5

摻鉺光纖放大器的應(yīng)用4.2.1摻鉺光纖放大器的構(gòu)成圖摻鉺光纖放大器的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖4.2.2摻鉺光纖放大器的工作原理及特性圖鉺離子能級圖1234帶寬輸出功率噪聲系數(shù)4.2.2摻鉺光纖放大器的工作原理及特性增益4.2.2摻鉺光纖放大器的工作原理及特性

對應(yīng)用于最大輸出功率的飽和EDFA（稱為功率放大器），可定義功率轉(zhuǎn)換效率為4.2.2摻鉺光纖放大器的工作原理及特性飽和輸入功率和飽和輸出功率的關(guān)系可表示為4.2.2摻鉺光纖放大器的工作原理及特性為自發(fā)輻射或粒子數(shù)反轉(zhuǎn)因子，其定義是

4.2.2摻鉺光纖放大器的工作原理及特性噪聲系數(shù)反映輸入信號通過EDFA后信噪比（SNR）的惡化程度，可表示為4.2.2摻鉺光纖放大器的工作原理及特性圖EDFA的噪聲系數(shù)譜特性4.2.3摻鉺光纖放大器的設(shè)計（b）參數(shù)設(shè)置（一）4.2.3摻鉺光纖放大器的設(shè)計（b）參數(shù)設(shè)置（一）4.2.3摻鉺光纖放大器的設(shè)計（c）參數(shù)設(shè)置（二）（d）參數(shù)設(shè)置（三）圖4-9軟件界面及參數(shù)設(shè)置測試方法1.內(nèi)插法2.偏振消光法4.2.4摻鉺光纖放大器的測試4.增益噪聲法（也稱光脈沖探針法）3.脈沖法（時域消光法）4.2.4摻鉺光纖放大器的測試1.內(nèi)插法圖內(nèi)插法的測試原理4.2.4摻鉺光纖放大器的測試2.偏振消光法圖偏振消光法測試系統(tǒng)框圖4.2.4摻鉺光纖放大器的測試3.脈沖法（時域消光法）圖脈沖法測試系統(tǒng)框圖4.2.4摻鉺光纖放大器的測試4.增益噪聲法（也稱光脈沖探針法）圖增益噪聲法測試系統(tǒng)框圖表4-1各種EDFA測試方法的性能比較

測試方法精度測試重復(fù)性優(yōu)點缺點1內(nèi)插法差好測試簡單，插入損耗小插補(bǔ)帶來的誤差不能確定，對WDM的測試誤差大，可用于測試分布式拉曼光放大器2偏振消光法普通差

ASE直接測試每次測試需調(diào)整其偏振態(tài)，實用性差3脈沖法差好

ASE直接測試，插入損耗小信號光與ASE的電平差所帶來的測試誤差很大4光脈沖探針法好好

可測試WDM信號的NF，ASE直接測試，精度高插入損耗大，系統(tǒng)成本高應(yīng)用1.功率放大器2.線路放大器3.前置放大器4.2.5摻鉺光纖放大器的應(yīng)用4.3光纖拉曼放大器PART034.3.1光纖拉曼放大器的工作原理4.3.2

光纖拉曼放大器的結(jié)構(gòu)和特點4.3.3

光纖拉曼放大器的應(yīng)用123內(nèi)容FRA工作原理示意圖4.3.1光纖拉曼放大器的工作原理圖光纖拉曼放大器的基本結(jié)構(gòu)4.3.2光纖拉曼放大器的結(jié)構(gòu)和特點FRA的特點

（1）拉曼其對于開發(fā)光纖的整個低損耗區(qū)具有無可替代的作用。（2）增益介質(zhì)為傳輸光纖本身，與光纖系統(tǒng)具有良好的兼容性。（3）串?dāng)_小，溫度穩(wěn)定性好，噪聲指數(shù)低。（4）FRA飽和功率高，增益譜調(diào)整的方式直接且多樣，放大作用的時間短，可實現(xiàn)對超短脈沖的放大。4.3.2光纖拉曼放大器的結(jié)構(gòu)和特點1.主要應(yīng)用4.3.3光纖拉曼放大器的應(yīng)用（1）擴(kuò)大系統(tǒng)容量。（2）提高頻譜利用率和系統(tǒng)傳輸速率。（3）增大無中繼傳輸距離。（4）補(bǔ)償色散補(bǔ)償光纖（DCF）的損耗。（5）通信系統(tǒng)升級。2.使用安全4.3.3光纖拉曼放大器的應(yīng)用（1）泵浦光從信號光的輸入端反向輸出，這與我們平時維護(hù)的其他設(shè)備完全不同。（2）后向泵浦光功率一般很高，如果FRA沒有斷開，100km之外的光時域分析儀（OTDR）的光檢測器件完全可能被燒毀。（3）裸眼短時間可忍受的激光功率為1mW，400mW的漫反射光有可能對人眼造成傷害。（4）連接FRA的尾纖端面要求為APC或更低反射損耗端面，而且要保證端面清潔，否則會燒毀尾纖，尾纖的彎曲半徑過小同樣會燒毀尾纖。（5）接近FRA端至少25km內(nèi)的光纜固定熔接點要求熔接質(zhì)量良好，否則會燒壞熔接點或者降低FRA的增益。

4.4光纖激光器PART044.4.1

光纖激光器的工作原理及分類4.4.2

光纖激光器的應(yīng)用13內(nèi)容4.4.1光纖激光器的工作原理及分類圖光纖激光器的結(jié)構(gòu)1.光纖激光器的工作原理全光纖激光器的構(gòu)成示意圖4.4.1光纖激光器的工作原理及分類1.光纖激光器的工作原理光纖環(huán)形激光器示意圖4.4.1光纖激光器的工作原理及分類1.光纖激光器的工作原理4.4.1光纖激光器的工作原理及分類2.光纖激光器的分類（1）按照光纖材料的種類：①晶體光纖激光器②非線性光學(xué)型光纖激光器③稀土類摻雜光纖激光器④塑料光纖激光器（2）按諧振腔結(jié)構(gòu)：

FP腔光纖激光器、環(huán)形腔光纖激光器、環(huán)路反射器光纖激光器、8字形

腔光纖激光器、DBR光纖激光器、DFB光纖激光器等。（3）按光纖結(jié)構(gòu)：

單包層光纖激光器、雙包層光纖激光器、光子晶體光纖激光器、特種光

纖激光器。（4）按輸出激光特性：

連續(xù)光纖激光器和脈沖光纖激光器4.4.1光纖激光器的工作原理及分類2.光纖激光器的分類（5）根據(jù)激光輸出波長數(shù)目：

單波長光纖激光器和多波長光纖激光器。（6）根據(jù)激光輸出波長的可調(diào)諧特性：

可調(diào)諧單波長激光器和可調(diào)諧多波長激光器。（7）按激光輸出波長的波段

S波段（1460～1530nm）、C波段（1530～1565nm）、L波