光纤通信(第3版)第6章光放大器.ppt

第6章光放大器
一般概念
掺铒光纤放大器
半导体光放大器
光纤拉曼放大器
光放大器应用
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《光纤通信》(第3版) 原荣编著
再生中继器的缺点
任何光纤通信系统的传输距离都受光纤损耗或色散限制;
因此,传统的长途光纤传输系统,需要每隔一定的距离,就增加一个再生中继器,以便保证信号的质量。这种再生中继器的基本功能是进行光-电-光转换,并在光信号转变为电信号时进行再生、整形和定时处理,恢复信号形状和幅度,然后再转换回光信号,沿光纤线路继续传输。
这种方式有许多缺点。首先,通信设备复杂,系统的稳定性和可靠性不高,特别是在多信道光纤通信系统中更为突出,因为每个信道均需要进行波分解复用,然后光-电-光变换,经波分复用后,再送回光纤信道传输,所需设备更复杂,费用更昂贵。其次,传输容量受到一定的限制。
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《光纤通信》(第3版) 原荣编著
WDM光-电-光转换再生中继器结构
通信设备复杂,系统的稳定性和可靠性不高,传输容量受到一定的限制。
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光放大器出现
多年来,人们一直在探索能否去掉上述光-电-光转换过程,直接在光路上对信号进行放大,然后再传输,即用一个全光传输中继器代替目前的这种光-电-光再生中继器。
经过多年的努力,科学家们已经发明了几种光放大器,其中掺铒光纤放大器(EDFA)、分布光纤拉曼放大器(DRA)和半导体光放大器(SOA)技术已经成熟,众多公司已有商品出售。本章对这几种放大器进行简要的介绍。
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一般概念
增益频谱和带宽
增益饱和
放大器噪声
光放大器应用
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一般概念
光放大器通过受激发射放大入射光信号,其机理与激光器的相同。的确,光放大器只是一个没有反馈的激光器,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。
该增益通常不仅与入射信号的频率(或波长)有关,而且与放大器内任一点的局部光强有关;
该频率和光强与光增益的关系又取决于放大器介质。
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行波光放大器是一个没有反馈的激光器。
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。
行波半导体光放大器
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(b) 光放大器增益分布曲线和相应的放大器增益频谱曲线
增益系数:
该式表示当入射光频与
原子跃迁频率
相同时增益最大。
时增益的减小由洛伦兹
(Lorentzian)分布曲线描述
放大倍数:
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增益频谱和带宽
对于洛伦兹频谱曲线,增益带宽
与
的关系是:
放大器带宽
定义为
曲线半最大值的全宽
(FWHM),它与增益带宽
的关系是:
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饱和放大器增益与输出功率的关系
G0为不饱和放大器增益
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