《光通信网络基础》PPT课件.ppt
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1、第二讲 光通信网络基础技术(2)主讲:刘毅光通信网络光通信网络2.3 光放大技术 光纤放大器不但可对光信号进行直接放大,同时光纤放大器不但可对光信号进行直接放大,同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能,是新一代光纤通信系统中损耗的全光放大功能,是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件;这项技术不仅解决了衰减必不可少的关键器件;这项技术不仅解决了衰减对光网络传输速率与距离的限制,更重要的是开对光网络传输速率与距离的限制,更重要的是开创了创了1550nm1550nm频段的波分复用,从而将使超高速、频段的波分复用,从而将使超高速、超
2、大容量、超长距离的波分复用(超大容量、超长距离的波分复用(WDMWDM)、密集)、密集波分复用(波分复用(DWDMDWDM)、全光传输、光孤子传输等)、全光传输、光孤子传输等成为现实,是光纤通信发展史上的一个划时代的成为现实,是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑。里程碑。光放大器的作用光放大器的作用实现对光信号的直接全光放大;实现对光信号的直接全光放大;有利于解决传输过程中的有利于解决传输过程中的“电子瓶颈电子瓶颈”问题;问题;光放大器的分类光放大器的分类掺杂(稀土类)光放大器掺杂(稀土类)光放大器 如如EDFA,PDFA,TDFA等等 非线性效应光放大器非线性效应光放大器 如光纤拉曼放大器
3、、光纤布里渊放大器等如光纤拉曼放大器、光纤布里渊放大器等半导体光放大器半导体光放大器 SOA 1.掺杂光纤放大器掺杂光纤放大器光纤放大器一般都由光纤放大器一般都由光纤放大器一般都由光纤放大器一般都由增益介质增益介质增益介质增益介质、泵浦光泵浦光泵浦光泵浦光和和和和输入输出耦合结输入输出耦合结输入输出耦合结输入输出耦合结构构构构组成组成组成组成 。掺杂光纤放大器利用掺人石英光纤的稀土离子作为增益介质,在掺杂光纤放大器利用掺人石英光纤的稀土离子作为增益介质,在掺杂光纤放大器利用掺人石英光纤的稀土离子作为增益介质,在掺杂光纤放大器利用掺人石英光纤的稀土离子作为增益介质,在泵浦光的激发下实现光信号的放
4、大,放大器的特性主要由掺杂泵浦光的激发下实现光信号的放大,放大器的特性主要由掺杂泵浦光的激发下实现光信号的放大,放大器的特性主要由掺杂泵浦光的激发下实现光信号的放大,放大器的特性主要由掺杂元素决定,而不是由起主介质作用的石英光纤决定。有许多不元素决定,而不是由起主介质作用的石英光纤决定。有许多不元素决定,而不是由起主介质作用的石英光纤决定。有许多不元素决定,而不是由起主介质作用的石英光纤决定。有许多不向的稀土元素,如饵向的稀土元素,如饵向的稀土元素,如饵向的稀土元素,如饵(Er)(Er)、钬、钬、钬、钬(Ho)(Ho)、钕、钕、钕、钕(Nd)(Nd)、钐、钐、钐、钐(Sm)(Sm)、铥、铥、铥
5、、铥(Tm)(Tm)、镨、镨、镨、镨(Pr)(Pr)和镱和镱和镱和镱(Yb)(Yb)等,都可用于实现不向波长的光放等,都可用于实现不向波长的光放等,都可用于实现不向波长的光放等,都可用于实现不向波长的光放大器。这些波长覆盖了从可见光到红外的很宽范围,直至微米。大器。这些波长覆盖了从可见光到红外的很宽范围,直至微米。大器。这些波长覆盖了从可见光到红外的很宽范围,直至微米。大器。这些波长覆盖了从可见光到红外的很宽范围,直至微米。其中掺饵和掺镨光纤放大器分别工作于其中掺饵和掺镨光纤放大器分别工作于其中掺饵和掺镨光纤放大器分别工作于其中掺饵和掺镨光纤放大器分别工作于1550nm1550nm和和和和13
6、00nm1300nm,具,具,具,具有高增益、高功率和宽带宽等优良持性,是迄今各类光放大器有高增益、高功率和宽带宽等优良持性,是迄今各类光放大器有高增益、高功率和宽带宽等优良持性,是迄今各类光放大器有高增益、高功率和宽带宽等优良持性,是迄今各类光放大器中最有发展前景的一种,在光纤通信系统中具有宽广的应用,中最有发展前景的一种,在光纤通信系统中具有宽广的应用,中最有发展前景的一种,在光纤通信系统中具有宽广的应用,中最有发展前景的一种,在光纤通信系统中具有宽广的应用,已导致光纤通信技术的巨大变革。已导致光纤通信技术的巨大变革。已导致光纤通信技术的巨大变革。已导致光纤通信技术的巨大变革。掺铒光纤放大
7、器掺铒光纤放大器(EDFA)Erbium-Doped Fiber AmplifierErbium-Doped Fiber Amplifier 掺铒光纤放大器的掺铒光纤放大器的Er3+能级图能级图980980nmnm1480nm1480nm1530nm1530nm4 4I I11/211/24 4I I13/213/24 4I I15/215/2平均寿命:平均寿命:平均寿命:平均寿命:1010msms平均寿命:平均寿命:平均寿命:平均寿命:11s s掺铒光纤放大器的放大机理掺铒光纤放大器的放大机理 泵浦态泵浦态泵浦态泵浦态亚稳态亚稳态亚稳态亚稳态基态基态基态基态EDFA光纤放大器的结构光纤放大器
8、的结构输入信号输入信号输入信号输入信号光耦光耦光耦光耦合器合器合器合器光隔光隔光隔光隔离器离器离器离器光滤光滤光滤光滤波器波器波器波器泵浦光泵浦光泵浦光泵浦光LDLD输出信号输出信号输出信号输出信号EDFAEDFA前向(正向)泵浦结构前向(正向)泵浦结构前向(正向)泵浦结构前向(正向)泵浦结构优点:可获得较好的噪声性能优点:可获得较好的噪声性能优点:可获得较好的噪声性能优点:可获得较好的噪声性能EDFA光纤放大器的结构光纤放大器的结构输入信号输入信号输入信号输入信号光耦光耦光耦光耦合器合器合器合器光隔光隔光隔光隔离器离器离器离器泵浦光泵浦光泵浦光泵浦光LDLD输出信号输出信号输出信号输出信号E
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