掺铒光放大器的设计与仿真1.doc

摘要光放大器在光纤通信领域中承担着重要的角色,也是光纤通信中必不可少的组成部分。其中,掺铒光放大器(EDFA)的研究和实用化,更是促进了光纤通信领域的发展。EDFA在密集波分复用(densewavelengthdivisionmultiplexing,DWDM)munityAntennaTelevision,CATV)系统中都有着广泛地应用。掺铒光纤放大器直接对光信号进行放大,无需进行光电光变换,且具有输出功率大、增益高、工作频带宽、与偏振无关、噪声指数低、放大特性与系统比特率、数据格式无关等特点,已成为现代光通信系统的重要器件之一。关键词:光纤通信,光放大器,掺铒光纤放大器(EDFA),设计,仿真ABSTRACTDWDM(densewheredivisionmultiplexing,DWDM)munitycanAntennaTelevisionbeused,CATV),andhasalargeoutputpower,highgain,wideworkingfrequencybandandhasnothingtodowiththepolarization,lownoisefigure,amplificationcharacteristicshasnothingtodowiththesystembitrate,dataformat,etc,:munication,opticalamplifier,erbium-dopedfiberamplifier(EDFA),designandsimulation引言在新一代光纤通信中,人们采用光放大器代替原有的光电光中继,实现全光信号的高速传输和信息处理。光放大器是光纤通信系统中能对光信号进行放大的一种子系统产品。主要包括半导体光放大器、掺稀土元素光纤放大器、非线性光放大器半导体激光放大器。掺铒光纤放大器是掺稀土元素光纤放大器一种,它比其它光放大器更加引人注目,是所有光放大器中最为常用的。掺铒光纤放大器具有增益高、带宽宽、插入损耗低、结构简单、无偏振性、易耦合、高饱和输出功率,,并能对其较宽的带宽范围内(30nm以上)提供均衡和稳定的增益特性等优点,淘汰了传统再生中继的光电光转换,是一种理想的光纤放大器。商用化的普通掺铒光纤放大器已经广泛使用于通信传输干线及通信网中。采用波分复用(WDM)技术能够大幅度提高系统的传输容量,被公认为是实现全光通信最关键的底层。传统的光放大器一般只能进行单信道信号放大,适合波分复用系统而特殊设计的光放大器,例如均衡增益的双芯掺铒光纤放大器,可以把不同波长的信号同时放大,即用同一个放大器对多个信道提供增益,并且增益不受信号偏振的影响,在高速多信道的传输系统中也不会产生串扰和脉冲失真。WDM系统的发送端用光纤放大器提升信号功率,可以补偿波分复用器的插入损耗,提高光纤线路的功率。在WDM接收端,为补偿解复用器的插入损耗,提高接收机灵敏度等,也必须在解复用器之前配置光纤放大器作为前置放大器。正是光纤放大器的运用使得WDM全光网实现成为可能。在光纤接入网中出现了FTTH(光纤到户),FTTO(光纤到办公室),FTTB(光纤到楼),FTTC(光纤到路边)等方式,其中运用范围最大的是FFTH,其难度是光纤终端分支太多,对无源网络而言,几次分支后,用户接收到的光功率就非常之低,使得终端无法正常工作。采用光纤放大器后,发射功率增大,经过多分支后,用户端仍能正常接收,这样FTTH的实现才成为可能。总之,随着光纤通信向高速宽带网络方向发展,对光纤放大器的性能提出了更新更高的要求,研究具有自动增益控制和平坦宽带的光放大器,给光纤通信研究和开发人员带来了机遇和挑战。一、光放大器分类光放大器通过受激发射放大入射光信号,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。目前实用的光放大器分为三类:半导体光放大器(SOA,SemiconductorOpticalAmplifier)、掺稀土元素光纤放大器、非线性光放大器。每类又可以分成不同的应用结构和方式。半导体光放大器:驻波式(SWA)、行波式(TWA,Traveling-WaveAmplifier)掺稀土元素光纤放大器:掺铒光纤放大器EDFA、掺铥光纤放大器TDFA、掺钕光纤放大器NDFA、掺镨光纤放大器PDFA非线性光放大器:光纤喇曼放大器(FRA,FiberRamanAmplifier)、光纤布里渊放大器FB