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光纤放大器原理及调节方法
浏览: 发布日期:2020-12-31

  无线光通讯是以激光作为信息载体,是一种不需要任何有线信道作为传输前言的通讯方法。与微波通讯比较,无线光通讯所运用的激光频率高,方向性强(保密性好),可用的频谱宽,无需请求频率运用答应;与光纤通讯比较,无线光通讯造价低,施工简洁、敏捷。它结合了光纤通讯和微波通讯的优势,已成为一种新式的宽带无线接人方法,受到了人们的广泛重视。

  可是,恶劣的天气情况,会对无线光通讯体系的传达信号发生衰耗效果。空气中的散射粒子,会使光线在空间、时刻和角度上发生不同程度的误差。大气中的粒子还或许吸收激光的能量,使信号的功率衰减,在无线光通讯体系中光纤通讯体系低损耗的传达途径已不复存在。大气环境多变的客观性无法改动,要取得更好更快的传输效果,对在大气信道传输的光信号就提出了更高的要求,一般地,选用大功率的光信号可以得到更好的传输效果。跟着光纤扩大器(EDFA)的敏捷发展,安稳牢靠的大功率光源将在各种使用中满意无线光通讯的要求。

  1、EDFA的原理及结构

  掺铒光纤扩大器(EDFA)具有电子游戏登录增益高、噪声低、频带宽、输出功率高、衔接损耗低和偏振不灵敏等长处,直接对光信号进行扩大,无需转换成电信号,可以保证光信号在最小失真情况下得到安稳的功率扩大。

  1.1 EDFA的原理

  在掺铒光纤中注入满足强的泵浦光,就可以将大部分处于基态的Er3+离子抽运到激发态,处于激发态的Er3+离子又敏捷无辐射地转移到亚稳态。因为 Er3+离子在亚稳态能级上寿数较长,因而很简单在亚稳态与基态之间构成粒子数回转。当信号光子经过掺铒光纤时,与处于亚稳态的Er3+离子相互效果发生受激辐射效应,发生很多与本身完全相同的光子,这时经过掺铒光纤传输的信号光子敏捷增多,发生信号扩大效果。Er3+离子处于亚稳态时,除了发生受激辐射和受激吸收以外,还要发生自发辐射(ASE),它形成EDFA的噪声。

  1.2 EDFA的结构

  典型的EDFA结构首要由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、耦合器、隔离器等组成。 掺铒光纤是EDFA的核心部件。它以石英光纤作为基质,在纤芯中掺人固体激光作业物质铒离子,在几米至几十米的掺铒光纤内,光与物质相互效果而被扩大、增强。光隔离器的效果是按捺光反射,以保证扩大器作业安稳,它有必要是插入损耗低,与偏振无关,隔离度优于40 dB。

  1.3 EDFA的特性及性能指标

  增益特性标明了扩大器的扩大才能,其界说为输出功率与输入功率之比:

  式中:Pout,Pin别离标明扩大器输出端与输入端的接连信号功率。增益系数是指从泵浦光源输入1 mW泵浦光功率经过光纤扩大器所取得的增益,其单位为dB/mW:

  式中:g0是由泵浦强度定的小信号增益系数,因为增益饱满现象,跟着信号功率的添加,增益系数下降;Is,Ps别离为饱满光强和饱满光功率,是标明增益物质特性的量,与掺杂系数、荧光时刻和跃迁截面有关。

  增益和增益系数的差异在于:增益首要是针对输入信号而言的,而增益系数首要是针对输入泵浦光而言的。别的,增益还与泵浦条件(包含泵浦功率和泵浦波长)有关,现在选用的首要泵浦波长是980 nm和1 480 nm。因为遍地的增益系数是不同的,而增益须在整个光纤上积分得到,故此特性可用以经过挑选光纤长度得到较为平整的增益谱。

  1.4 EDFA的带宽

  增益频谱带宽指信号光能取得必定增益扩大的波长区域。实际上的EDFA的增益频率改变联系比理论的杂乱得多,它还与基质光纤及其掺杂有关。在EDFA的增益谱宽已达到上百纳米.并且增益谱较平整。ED-FA的增益频谱范围在1 525~1 565 nm之间。

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