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高增益光放大器設計

來源: 發(fā)布時間:2023-05-20

現(xiàn)代光放大器中較早出現(xiàn)的是半導體光放大器(SOA)。它的基本結構、原理和特性與半導體激光器非常相似。它們工作原理都是基于激光半導體介質固有的受激輻射光放大機制,所不同的在于SOA去掉了構成激光振蕩的諧振腔,并且SOA是由電流直接激勵驅動的。半導體光放大器的優(yōu)點是尺寸小、頻帶寬、增益高;但缺點是與光纖的耦合損耗太大、易受環(huán)境溫度的影響、工作穩(wěn)定性較差。但半導體光放大器容易集成,適宜同光集成和光電集成電路結合使用。通常光半導體放大器分為兩大類:一種是將普通半導體激光器用作光放大器,稱為法布里——泊羅(F-P)半導體激光放大器(FPA),另一種是在F-P激光器的兩個端面上涂上抗反射膜,以獲得寬頻、低噪的高輸出特性。由于這種放大器是在光行進過程中對光進行放大的,故被稱為行波式光放大器。由于半導體光放大器的工作原理決定了其放大增益不是很高,因此半導體放大器在現(xiàn)代光通信系統(tǒng)中作為純粹功率放大應用較少,它更多的是被用作高速通信網中光開關、光復用/解復用器和波長變換器等光信號處理模塊。光放大器主要有3種: 光纖放大器、拉曼放大器以及半導體光放大器。高增益光放大器設計

EDFA也稱為摻鉺光纖放大器,是一種特殊的光纖,在纖芯中注入了餌(Er)這種稀土元素,使得在泵浦光源作用下,可直接對某一波長的光信號進行放大。光纖放大器一般都由增益介質、泵浦光和輸入輸出耦合結構組成。目前光纖放大器主要有摻鉺光纖放大器、半導體光放大器和光纖拉曼放大器三種,根據(jù)其在光纖網絡中的應用,光纖放大器主要有三種不同的用途:在發(fā)射機側用作功率放大器以提高發(fā)射機的功率;在接收機之前作光預放大器以極大地提高光接收機的靈敏度;在光纖傳輸線路中作中繼放大器以補償光纖傳輸損耗,延長傳輸距離。石巖高穩(wěn)定性光放大器優(yōu)勢光放大器的開發(fā)成功及其產業(yè)化是光纖通信技術中的一個非常重要的成果。

EDFA的工作原理是將外泵浦半導體激光器發(fā)射的光耦合進光纖,進而激發(fā)鉺原子。C波段或者L波段的光信號進入光纖后會激勵已被激發(fā)的鉺原子,使它受激輻射出與入射光波長相同的光子,從而實現(xiàn)光放大。人們已經針對瞬間插入或分離信道等情況,深入研究了這一類放大器的瞬時增益動力學。這其中的功率瞬間變化的持續(xù)時間非常重要,因為它能夠引起暫時的性能惡化。而瞬間變化的持續(xù)時間與摻雜離子數(shù)量分布的動力學有關,并且遠比離子的松弛時間短。不管怎樣,硅基EDFA的瞬間變化持續(xù)時間很容易超過1ms。

光放大器(OA)一般由增益介質、泵浦光和輸入輸出耦合結構組成,可以作為前置放大器、線路放大器、功率放大器,是光纖通信中的關鍵部件之一。其作用就是對復用后的光信號進行光放大,以延長無中繼系統(tǒng)或無再生系統(tǒng)的光纜傳輸距離。一個好的光放大器應具有輸出功率高、放大帶寬寬、噪聲系數(shù)低、增益譜平坦等特性。目前光放大器形式主要有三種:1)利用激光二極管(LD)制作的半導體光放大器(SOA);2)利用摻稀土光纖制作的光纖放大器,其中以摻鉺光纖放大器(EDFA)為主;3)利用常規(guī)光纖非線性效應制作的分布式光放大器,典型的是光纖拉曼放大器(FRA)。光放大器就是放大光信號。

隨著因特網技術的迅速發(fā)展,要求光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量要不斷地擴大,面對傳輸容量的擴大,目前主要有三種解決途徑:(1)增加每個波長的傳輸速率;(2)減少波長間距;(3)增加總的傳輸帶寬。對于第一種辦法,如果速率提高到10Gbit/s將帶來新的色散補償問題,況且現(xiàn)在的電子系統(tǒng)還存在著所謂"電子瓶頸"效應問題。第二種辦法如果將信號間距從100GHz降低到50GHz或25GHz將給系統(tǒng)帶來四波混頻(FWM)等非線性效應,且要求系統(tǒng)采用波長穩(wěn)定技術。從而研究新的光纖放大器如L波段的EDFA是增加總的傳輸帶寬的一種,它將EDFA工作波長由C波段1530~1560nm擴展到L波段1570~1605nm,使EDFA的放大增益譜擴展了一倍。盡管L波段EDFA的波長覆蓋了EDF增益譜的尾部,但仍可與性能先進的C波段EDFA產品相媲美:例如兩者的基本結構相類似,大多數(shù)C波段EDFA的設計和制造技術仍可應用于L波段EDFA研制;L波段EDFA有較小的輻射和吸收以及較低的平均反轉因子,增益波動系數(shù)遠小于C波段EDFA,所存在的是L波段EDFA的EDF較長帶來無源光纖損耗較大,放大噪聲稍大等不足。光放大器就是光纖通信系統(tǒng)中能對光信號進行放大的一種子系統(tǒng)產品。廣東半導體光放大器推薦貨源

非線性光學放大器分為拉曼 和布里淵光纖放大器。高增益光放大器設計

如今通信的各類行業(yè)都在不斷的發(fā)展,比如激光光源,光放大器,射頻放大器,光電探測器等等,可以看出現(xiàn)在通信技術已經到了全新的歷史時期,技術變革的速率之快難以預計,未來的通信行業(yè)趨勢必然朝著更具有應用力的方向發(fā)展,也必然滿足用戶更多的需求。通信十多年的大發(fā)展,激光光源,光放大器,射頻放大器,光電探測器等業(yè)務已深入我們的生活。圍繞業(yè)務實現(xiàn),網絡運營公司、設備研發(fā)生產公司、設備安裝公司、業(yè)務開發(fā)公司、網絡管理機構、網絡及設備維護公司等構成一個相互依存的產業(yè)鏈,通信行業(yè)由此誕生。2018年,“中美貿易摩擦”無疑成為刺入市場的一把利劍,也壓制了激光光源,光放大器,射頻放大器,光電探測器的加入熱情。G20峰會的中美兩國元首會晤,讓緊張的中美關系看到一些轉機,但雙方未來的關系走向仍待觀察。實際上,自從中美貿易摩擦不斷升級以來,中國通信設備商所面臨的國際經營壓力較大,且事端不斷。隨著中國通信產品市場的飛速發(fā)展,人們的通信需求也日益多樣化,從較為單一的通話及短信業(yè)務發(fā)展到現(xiàn)有的上網、購物、休閑文娛等多樣化的服務。這些服務的實現(xiàn)需要龐大的基站數(shù)量和更加復雜的網絡技術來支撐,隨之而來的是運營商對通信網絡加入規(guī)模的增長。高增益光放大器設計

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