第6章光放大器new

1、 1 2 N.光纤光纤 1 2 N光光解解复复用用.O/EADME/O光光复复用用 1 2 N. 1 2 N.光纤光纤insoutsPPG,insoutsPPdBG,10log10)(相对增益0.00.20.40.60.81.0-4-2024归一化失谐G ( )g( ) 02TAg注入电流输入光信号输出光信号有源区Lz = 0z = LzoutinnSNRSNRF)()(.1 480 1 5201 5401 5600246810吸收或增益波长1 500/nm/(dB/m)10-25m2吸收增益截面2461E980 nm泵浦光放大后的信号光信号光1 550 nm1 550 nm0能级3rE1 5

2、30 nm980 nm2E3E0.80eV1.27eV 22E r3 +-A l2O3-G e O2-S iO2F -S iO2 G e O2-S iO2 Er硅包层径向分布掺锗区0.010.04掺铒区0 0.2 0.4 0.6 0.81.001 0002 0003 0004 0005 000b/appm-wt铒离子浓度 m(36)直径直径 m125浓度(1 1002 500)ppmab1530nm980nm980nm泵浦光泵浦光放大后放大后的信号光的信号光.1E2E3E信号光信号光1550nm1550nm0能级能级 3rE0.80eV1.27eV铒离子能级图铒离子能级图00802040602

3、0406080泵浦功率输出信号功率转换效率92.6%(mW)(mW)00401020305101520泵浦功率小信号增益增益系数(dB)(mW)6.3dB/mW.1 4801 520 1 540 1 5600246810吸收或增益波长1 500/nm/(dB/m)10-25m2吸收增益截面2461E980 nm泵浦光放大后的信号光信号光1 550 nm1 550 nm0能级3rE1 530 nm980 nm2E3E0.80eV1.27eV 增益带宽（FWHM）大于10nm1.52025101520(dB)1.541.56波长( )m1.58大信号增益1.52040102030小信号增益1.54

4、1.56波长( )m1.58(dB)0-1010302040增益02468102015105mL=(mW)泵浦功率(dB)增益01030200-1010 20 30 40 5040(m)(dB)3mWPP=24561789铒光纤长度0-1010302040增益02468102015105mL=(mW)泵浦功率(dB)增益01030200-1010 20 30 40 5040(m)(dB)3mWPP=24561789铒光纤长度增益/dBm输入功率/dB0102015-355-30 -20 -15 -10 -5 0 5-25工作点增益(dB)01020155-40-10-5253035/dBm输入

5、功率-35 -30 -20 -15 -10 -5 0-25输出功率(dB)(dBm)噪声指数13m9m长增益线性区 增益压缩区AB长0-1010302040增益02468102015105mL=(mW)泵浦功率(dB)增益01030200-1010 20 30 40 5040(m)(dB)3mWPP=24561789铒光纤长度spspnnGGnF212自发辐射系数)(122NNNnspspspnnGGnF212噪声指数051508020604010010(m)(dB)2mWPP=3510铒光纤长度Fn放大器增益0203010(dB)10mWPP=235080206040100(m)铒光纤长度4

6、0-10输输入入信信号号泵泵浦浦光光隔隔离离器器光光隔隔离离器器掺掺铒铒光光纤纤输输出出信信号号熔熔接接波波分分复复用用器器监视和告警电路泵浦监视和控制电路泵浦LDPD探测器泵浦LD输入隔离器输入 WDM输出耦合器输出隔离器输出WDM掺铒光纤热 沉光输入5 V0 V5 V电源监视激光器驱动输入光输出 实用光纤放大器外形图及其构成方框图15441569典型的EDFA增益谱固有的增益不平坦，增益差随级联放大而积累增大各信道的信噪比差别增大各信道的接收灵敏度不同增益谱的形状随信号功率而变，在有信道上、下的动态情况下，失衡情况更加严重1.271.291.31信号波长 m1.33信号波长m5010015

7、0200250300040102030小信号增益(dB)0-10050100 150 200 250 300驱动电流发射泵浦功率( )1.30(mA)(mW)0102030小信号增益(dB)-101.3521nm-45dBm入射信号功率注注入入电电流流输输入入光光信信号号输输出出光光信信号号有有源源区区Lz = 0z = Lz z注注入入电电流流输输入入光光信信号号输输出出光光信信号号有有源源区区Lz = z = Lz z反反射射面面R反反射射面面R0频率频率增益增益 g GFPAR=0.03R=0.32R=0 0GFPAmaxGFPAmin0+2 0-2 0行波放大器行波放大器( ) 2ss

8、211 RGGR maxFPA)( G u减小端面反射反馈，就可以制出行波半导体光放大器。减小反射率的一个简单方法是在界面上镀以抗反射膜（增透膜）。然而，对于作为行波放大器的SOA，反射率必须相当小310u当满足 时，人们习惯把半导体光放大器作为行波（TW）放大器来描述其特性。 17. 021sRRG增透膜透明区有源区光输入光输出有源区光输入光输出增透膜透明区有源区光输入光输出有源区光输入光输出)exp(intLgGTWA光场限制因子信号增益波长01020301.44 1.46 1.48 1.50 1.52 1.54(dB)m(TE)横电模( )频率增益gGFPA00GTWAvvvFPAvTW

9、A可可调调谐谐光光栅栅滤滤波波器器增增益益区区D DB BR R调调谐谐半半导导体体光光放放大大探探测测E EA A调调制制抗抗反反射射膜膜高高反反射射膜膜后后镜镜面面前前镜镜面面I Ih斯托克斯波反斯托克斯波WDM耦合器同向泵浦反向泵浦振动态基态ps传输光纤信号光泵浦光滤波器信号光pss耦合器WDM喇曼增益波长0510 15 20 2501234561443 1470 1500 1530 1560 1590 162078200mW泵浦功率泵浦光和信号光的频率差泵浦C(THz)（nm）0.00.20.40.60.81.0频率差0 6 1218243036(THz)喇曼增益系数m/W10131m

10、p=spRRg13.2THzgv泵浦功率100mW(dB)波段窗口硅光纤拉曼增益系数频谱曲线增益带宽（FWHM）可以达到约8THz喇喇曼曼增增益益波波长长051015202501234561443 1470 1500 1530 1560 1590 162078200mW泵泵浦浦功功率率泵泵浦浦光光和和信信号号光光的的频频率率差差泵泵浦浦C(THz)（nm）泵泵浦浦功功率率100mW(dB)波波段段窗窗口口放大器增益或放大倍数0.00.51.0泵浦功率100102101GA1.52.0103104输入信号功率(W)mW0.910.360.18mWmWL= 1.3km1017nm1064nmp=s=理论计算多波长泵浦1480 1520 1560 1600 16