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掺尔光纤放大器

技术交底

项目名称掺铒光纤放大器
背景掺铒光纤放大器(EDFA,即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3 +   的光信号放大器)是1985年英国南安普顿大学首先研制成功的光放大器,它是光纤通信中最伟大的发明之一。掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒(Er)离子的光纤,它是掺铒光纤放大器的核心。从20世纪80年代后期开始,掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大的突破。WDM技术、极大地增加了光纤通信的容量。成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。
核心技术

石英光纤掺稀土元素(如Nd、Er、Pr、Tm等)后可构成多能级的激光系统,在泵浦光作用下使输入信号光直接放大。提供合适的反馈后则构成光纤激光器。掺Nd光纤放大器的工作波长为1060nm及1330nm,由于偏离光纤通信最佳宿口及其他一些原因,其发展及应用受到限制。EDFA及PDFA的工作波长分别处于光纤通信的最低损耗(1550nm)及零色散波长(1300nm)窗口,TDFA工作在S波段,都非常适合于光纤通信系统应用。尤其是EDFA,发展最为迅速,已实用化。

在掺铒光纤发展的基础上,不断出现许多新型光纤放大器,例如,以掺铒光纤为基础的双带光纤放大器(DBFA),是一种宽带的光放大器,宽带几乎可以覆盖整个波分复用(WDM)带宽。类似的产品还有超宽带光放大器(UWOA),它的覆盖带宽可对单根光纤中多达100路波长信道进行放大。

创新点

工作波长与单模光纤的最小衰减窗口一致。

耦合效率高。由于是光纤放大器,易与传输光纤耦合连接。

能量转换效率高。掺铒光纤EDF的纤芯比传输光纤小,信号光和泵浦光同时在掺铒光纤EDF中传输,光能力非常集中。这使得光与增益介质Er离子的作用非常充分,加之适当长度的掺铒光纤,因而光能量的转换效率高。

增益高、噪声指数较低、输出功率大,信道间串扰很低。

增益特性稳定:EDFA对温度不敏感,增益与偏振相关性小。

增益特性与系统比特率和数据格式无关。

主要技术指标

掺铒光纤放大器在常规光纤数字通信系统中应用,可以省去大量的光中继机,而且中继距离也大为增加,这对于长途光缆干线系统具有重要意义。其主要应用包括:

1、可作光距离放大器。传统的电子光纤中继器有许多局限性。如,数字信号和模拟信号相互转换时,中继器要作相应的改变;设备由低速率改变成高速率时,中继器要随之更换;只有传输同一波长的光信号,且结构复杂、价格昂贵,等等。掺铒光纤放大器则克服了这些缺点,不仅不必随信号方式的改变而改变,而且设备扩容或用于光波分复用时,也无需更换。

2、可作光发送机的后置放大器及光接收机的前置放大器。作光发送机的后置放大器时,可将激光器的发送功率从0db提高到+10db。作光接收机的前置放大器时,其灵敏度也可大大提高。因此,只需在线路上设1-2个掺铒放大器,其信号传输距离即可提高100-200km。

此外,掺铒光纤放大器待解决的问题

掺铒光纤放大器的独特优越性已被世人所公认,并且得到越来越广泛的应用。但是,掺铒光纤放大器也存在着一定的局限性。比如,在长距离通信中不能上下话路、各站业务联系比较困难、不便于查找故障、泵浦光源寿命不长,随着光纤通信技术的不断进步,这些问题将会得到完满的解决。

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