光纤通信系统光放大器设计学士学位

要器系统中重要组成部分放器指运于号放一种新型全放器。本论文介绍了掺铒放器相关理论首先对放器种类进行致简放器及对掺铒放器工作原理进行了介绍又介绍了仿真软件Optisystem使及功能重点关注了掺铒放器放大过程及对掺饵放器各道增益不平坦问题进行了初步研究并分析。关键字：Optisystem；；掺铒放器AbstractOpticalfibercommunicationusesopticalfibertotransmitinformationinordertoachievethepurposeofcommunication.Opticalfibercommunicationownssomeadvantagessuchas,thecommunicationcapacity,hightransmissionrate,longservicelifeandsoon.Soitiswidelyusedinopticalamplifieranditisanimportantpartofopticalfibersystems.Fiberamplifierisakindofsignalamplifier,whichisusedinopticalfibercommunicationlinestoachieveanovelall-optical.Thispaperintroducesatheoryoferbiumdopedfiberamplifier.First,itisintroducethekindsoffiberamplifier.Secondlydescribesthehistoryanddevelopmentoferbiumdopedfiberamplifier,aswellasworkingprincipleoftheerbium-dopedfiberamplifier.ThefunctionsandtheuseofsimulationsoftwareOptisystemarealsointroducedinthispaper.Itfocusesontheamplificationprocessoferbiumdopedfiberamplifierandstudiesandtheproblemthatthechannelgainerbium-dopedfiberamplifierisnotflat.fibercommunication;Erbium-dopedfiberamplifier录绪论 1中放大技术 .放大器的分类 半导体放大器 放大器 掺铒放大器的发展历史 45A中应 .WD 7WDM中应8WDM对要求 8密集原理述 10A密集中应析 DWDM中作和应式 DWDM中对主要性能要求 13光通讯和放大器设计软件——OptiSystem 1 独特优势53.2 应领域53.3 功能说明5掺铒光纤放大器的工作原理及放大析 19掺铒光纤放大器介绍 19放大原理 0性能 1放大设计 21模型设计布局图 21研究析 优缺点 27主要应形式 29增益特性 29结论 32致谢 33参考文献 34附录 35附录A 英文原文5附录B 中文翻译5PAGE1PAGE11 中放大技术放大器的分类即O/E/O变换。有后就可直接实现号。主有3放以半导体。就在掺杂稀土离子如铒、镨、铥等)作为激活性物质。每种掺杂剂增益带宽不同。掺铒增益带较宽，S、、L频带掺铥增益带S波段；掺镨增益带在附近。而喇曼则利喇曼散射效应制作即率的号而号此不喇曼，乎受限这已始商品不相当昂贵。半导体(S0A)般指行波作相类似幅度稍小较。这种虽然已实但小。迄今为止系统为拓长距离都需在设置定数以号。而都—电—少问题本高系统性降低于人们设想否行经多年不懈努力各种各样终于问世。在展不取新突破尤以特别掺铒（明最为激革命性变：相对简单价廉代替长距离系统传统杂昂贵电—混合继而可实现比特率制传换变性与WDMWDM网络应基体光放大器1、结构一把发件一一结构作装置使材料组成可以使波长使100n这一个突Inp这样材料制作与不同之处SOA带抗反涂层以防止面波层层抗反件1/4波长光点可以波无反件去除端面反影响另一种方法也可以采使端面倾斜方法窗结构把作通信中继使入偏振方向无则最好偏振波小了消除这偏振波可以结构使波面抗张以增TM波增益变结构振无方变量子阱变补偿结构、同采变量子阱变量子阱混合变量子阱结构采脊型波结构变量子阱基本结构图。源区T采混合变量子阱结构4个压变量子阱3个张变量子阱压变张变量子阱之间与LPN晶匹配宽IaGaAsp垒层隔开上下波层别波长1.15umIaGaAsP匹配材料包层p型 In接触层重 P型杂 IaGaAsP材料材料外延法生长过程中n型杂源硅烷p型杂源二甲基锌材料；生标准离子刻蚀湿法腐蚀脊型波结构。2、原理原与似但也不同其特取决源层特特反发发发可发不同致和阴极致是指用半导体的吸收作用来产生非平衡载流向另一种是指用电方法将非平衡载流子直接注人到半导体中而产生PN结来完成。在半导体中电子的能级限制在导带和价带两个带内，在导带中电子充当移动载流子，在价带中空穴充当载流子。半导体在外界激下，可将价带中的电子激到导带中，同时在价带中留下空穴射，称为无辐射跃迁，与此同时，导带底的电子还要跃迁到价带顶与空穴复射于电子导带底跃迁到价带顶的时间常辐射与无辐射跃迁的时常可为电子和空穴载流子的这种平衡状态分别用费米能级和来射跃迁跃迁和辐射跃迁是指能态的电子可跃迁到射一个辐射受激辐射跃迁是指与一个的子作用导致的于器中的辐射和激辐射过程。半导体在外界激下产生非平衡载流子，半导体在泵浦激励下怎样产生放为了尽可能简单，假设半导体在0费米能级在禁带的中置，因此在Ep下的每个有效能级上被电子充满，则半导体如果未泵浦励则其所扮演的角色类似于中的能带E1和E2所起的作用，只是它的能带的能带更宽。一个带隙 Ex把处在下面的导带和上面的价带分开，这样，一个能带转移到另一个能带内所生的能量改变至少是Eg，因此，若 则半导体吸收子，当吸收了泵浦子后就会在导带中产生电子而在价带中留下空穴然后电子和空穴都迅速向能带的最底点弛豫并通过射一个能量为禁带宽度能量的子复合如果泵浦源的强度越来越，电子将会趋向于累积在导带的底部，空穴趋向于累积在价带的顶部，直到电子空穴的产生和复合达到动态平衡为止如果假设带内驰豫过程带复合速率快得多，那么可利用费米能级Epn和Epp来描述电子空穴的目。于是导带底和Epn之的每个态都被添满，而价带顶和之的所有态都是空的，而实现放。通过适当的选择半导体材料，就可获得能使射或吸收波处于通信所需要的范围(如 1300nm或 1550nm)内的带隙。光纤放大器功能是新一代通系统中必少的关键件；由于这项技术仅解决了衰减网络传输速率与距离的限制更重要的是它开创了1550nm频段的波分复用（WD、（一个划代的里程碑。在目前用化的中主要掺（、（SOA）（FRA）前。一由增益输输主要掺三种根在网络中的用主要的用在发用功率高发前高的传输线路中中补偿传输损耗延长传输距离。掺铒光纤放大器的发展历史掺(ErbiumDopedFiberAmplifier是90代开在传输系统中用的新型件它的推用为通技术带来了一场革命铒主要在1.55um波段的用的的上发展的。前的是研究激研究掺稀土元素后来发现了在中掺元素能够现的作用波长于的1.55um传输波长人们用掺制成功掺。何谓 用掺它的用状况如何？在近几年来系统是1500nm系统系统系统在速发展掺铒在系统中也得到了用。功率系统的前将发的输分的与功率分配也考虑做成两段重复使用[2]。从离前将线分在分前掺为线放PAGEPAGE5纤放作为整个系统的一个功能模块的232C接口电路将光纤放的性能参数和告警信息传输给网管系统进行统一管的开关量信息接口向网管系统送开关量信息进行管显示。在DWDM用增益平坦掺铒光纤放？它的应用状况如何？采用在1550nmWDM技术是扩是DWDM传输系统的关键部件可十有效地解决由于光波用解用的入WDM系统的中十。由于有40nm的作它可放多个波的光信它可十方DWDM系统中种光。内部方块图模块是集成的掺铒光纤放内部方块图的发展方向的方向C波(conventionalband)1530～1560nm(常规的向L波(longwavelength1605nm可采用掺铒氟物光纤放可达 75n；采用碲物 可达 ；采用增益移掺铒光纤放)通过控制掺铒光纤的铒粒子数反转程度可在157～1600nm波实现放它与普通的组合可到约 80nm的放；PAGE10PAGE10CL1001610AmA应是目前及未来一时间主要选择骨干网城域网接入网中发挥着关键级噪声大以及受限它A混合容量传输中是当前一种优秀方案。代主。城域网/接入网中目前、种。城域网起领域一番[3]。2 EDFA中应用（WDM）的基本概念的组成y Diision Multipleing 、时统e n g、波h DiisionMultipleineng、波和空是指率、时间、波长和空间割应当说离波长是采元件它于一般电中采滤波器所我们仍将两者分成两个波是纤中一种传输技术它利了一根纤时传输多个波长载波特点把纤能应波长范围划成若干个波段，每个波段作一个独立道传输一种预定波长波实质是在纤上只是因波常采波长而率描述、监测与控制随着电-技术向在一纤中波长密因而术ehn波长密WDM密波ee将一根纤作是一个多道”道传TDM只利了道一道特率相当于在该道上加快驶时间输而DWDM技术利道上使道获取纤中未开巨传输能力。WDM组成波长转换单元OTU将非标准波长转换T所规范标准电O/E/换先二极管N或D把接收到转换电然后该电标准波长激器调制从而到新合乎要求波长波器端合波器合波器于传输系是一种多个输和一个输器件它每一个输输入一个预选波长输入波长波由一输出端口输出波器于全是新代纤通中必少关键件在目前用纤中主要掺铒纤（光（SOA）（FRA）等其中掺铒纤其优越性能被广泛应用于纤通中作为前置、功率使用监控WDM监控而设立ITU-T建议优1510nm低速率高（50dBm）[4]能作必在前路而在路 。WDM中的应用中作为前置功率作线性功率40dBm要增益高噪声越越用作线路纤路中作为中了／电／转换过程补偿距离作在功率20dBm要高增益功率应其作监控作为功率装在发送源发补偿无源件损耗高发送功率。通作于要在中增益噪声能能高的功率必要用双泵浦。.3WDM的要求为了确保 WDM质量WDM中使用A应带宽、增益、低噪声高功率1增益带宽目前A用增益频谱范围l53～m左右满～道WDM步增带宽利用资源必开发新型2、WDM系统对EDFA增益平坦度的要求的增益平坦度增益波长点的增益与WDMGF在它的增益均衡技术增益均衡技术是用性与放器的增益波长性的增益均衡器增益的不均性这种技术的在于放器的增益线均衡器的性，使性平坦。增益均衡技术可定的的段用的定增益平坦技术主要有光纤光栅技术介质多层薄膜滤波器技术等增益均衡用的光纤光栅是一种长周期光纤光栅其光栅周期一般数百微米通过多个长周期的光栅组可构成具有与增益波长性的增益均衡器使用该技术，在1528～的带宽内，可增益偏差在5％内的带宽增益平坦的。的增益均衡技术是指增益可调的增益平坦滤波器技术，主要有法拉第旋转体型增益可调滤波器技术波导 M—Z型增益可调型滤波器技术阵列波导型增益可调滤波器技术声光型增益可调滤波器技术等。光纤技术所谓光纤技术是指通过改变光纤材料或者用不同光纤的组改变 EDF的性，从而改善 的增益平坦性。可滤波器型本征型两类。滤波器型是在中内插无源滤波器将 的增益峰降低，或专门设计其透射谱与增益谱的光滤波器将增益谱削平，但滤波器型结构艺都较复杂，附加，输出功率会减小。本征型是在中掺入别的杂质(如掺铝 、掺钇 或改变 EDF基质(如氟物 碲物 其最优点是无需制作引入附加元件。增益性的优技术。采用放波段内的增益控制光谱均衡，增益性的好的增益增益的内的过功率的值浦源输出输入丢失输入输出输入比值会增加，通过反馈电路，降低泵浦源的输出功率，保持(输出／输入)增益不变，从而使EDFA的总输出功率减少，保持输出信号电平的稳定。另外，还有饱和波长的方法。在发送端，除了传输信号的工作波长外，系统还发送另一个波长作为饱和波长。在正常情况下，该波长的输出功率很小，当线路的某些信号失去时，饱和波长的输出功率会自动增加，用以补偿丢失的各波长信号的能量，从而保持输出功率和增益保持恒定。当线路的多波长信号恢复时，饱和波长的输出功率会相应减少，这种方法直接控制饱和波长激光器的输出，速度较控制泵浦源要快一些。（4）安全要求。在某些情况下，光放大器的输出功率非常高，可能非常接近光纤WDMITU-T建+17dBm强“”。[5]。2.1.4 分复用（DWDM）原理概述DWDMDWDM）和能可多，可以直接接入多种使光。在波通信系统，为了用电源，高系统的传输量，通根中一个信光波的率（波长）光纤的低个信，从而在一光纤多路光信号的复用传输。一些光器（光器光源）还不很，要光信非常的光复用（光通信）的，的器平，已隔人们把间隔（甚至）称（WDM），间隔DWDM称复用（DWDM）随着科进步代已经波长间隔纳米级的8、16、32乃多称为。T.692建议M系统绝对参考频率（对应1552.52n不同频率应z整数倍（对应约0.8nm整数倍DWDM系统构成发送端光发射机发出不同精度和稳定度满足一定光信号经过光一起送入掺铒光纤功率放（掺铒光纤放主来弥补合引起功率损失和提高光信号发送功率再将放后的多路光信号送入光纤传输中根据情况决定有或没有光路放端经光放（主提高度传输）放后送入光波[6]出来路光信号 。A中应的析DWDM中的作和应方式光放主DWDM系统、入和有应系统中功率放提高发射机功率发射机数光纤路中放补光路路损，使增与其他比具增益作带宽宽、与偏振无关、噪声指数、放特性与系统比特率、数据式无关等特它成一光信系统系统发射机输出提海缆本地有许多特殊功能子路放所不能比拟述如下：1.1海缆本地有许多特殊功能子路放所不能比拟述如下：1.1掺铒光纤放数、光信功率放。路掺铒光纤放功率放不传输数信号传输信号不必改变掺铒光纤放路设备。掺铒光纤放传输不同率高率，不必改变掺铒光纤放路设备。掺铒光纤放功率放不有和率提，、模拟活二者混合的据格式，特别适合光纤传输网络升级。实现语音、图像、据同网传输，不必改变掺铒光纤器线路设备。1.4一个掺铒光纤器可同时传输若干波长的光信号，即用光波复用扩容时，不必改变掺铒光纤器线路设备。18dBm的160—200km无中继通信。如果有必要，还可将中继距离延长更远。1、前置器把掺铒光纤器置于光收机关监测器前面。来自光纤的光信号经掺铒光纤器器的信噪比由于电用掺铒光纤器器的光收机有的不于干光收机的。2、线路器把掺铒光纤器的信号大为中继器的是30dB。由于可级远通信和器必远监监远程监控。3、用户入网中的光纤器光纤器用网中有要光纤用用的距离是用网的太多，光线干线中的光信号功率要众多的分配，是级一来到个光信号的证用的终质量这就需器置于光发射机后，纤的光功率，使个线路系统的光功率到满足各级需要，这就要用到光纤功率器。用网中，用距离过长时要使用线路器为路的光功率分配量，要使用这类器。器用网中要是光合器光器的光可用复用用网设到器波复用中的用要是传输但要求有出。线路周期性地补偿线路传要求小出。前r前线路高接收机灵敏度(OSNR)满足要求情况入压制接收机本身高接收灵敏度要求很小出没有太大[7]要求 。DWDM的主要性能要求为了满足密集复应要求掺铒性能和能上有其特殊要求最重要是OSN。掺铒了入ASE增益为G和为PaseN前ASEG上本身的ASE是OSNR。：OSNR=Psig/Pase出高高掺铒总出来高也降低了自发辐射E来高。N段有N+1假设放样段那么终端自发辐射噪Pase1hvBN+e随线性增而是随着度增呈增假设增益正好补偿得出结e不变降低继度降低掺铒增益增继增掺铒要增继度减少继更远距离换距离降低比增度减少继有小高了接收端OSN。设计了小掺铒是提高有方法密集复为了容纳更高各个功率差别太。增益特性小输入号增益输入号时增益小在密可有功率在输入增减时都保持恒定。3 件、连接元设计中最小化时间需降低。是一款新颖能强设计具能使用户LASA到ultra-long-haul宽谱网络模拟计划所有类型连到水平传输层设计预研同时呈现视化分析及特定结果。结合其它Optiwav品中主电子设计具使OptiSyste加快您品投放市场速度减小回报周期。独特优势：提供能度设计户呈现设计特设定提供单接口提供自动扫描优化结合应用Optiwave品。应用领域：不断演化子市场提供能强易使用设计具满研发、程师、、及类其它用户需，使用户设计、测试、模拟：WNM/TDM或 网络设计 SONET/SDH环， ，，设计 发射、信道、放器、接收设，

。

BER不同接模型

放BER连接开支计算功能说明：Component元库)元元使输从设中测。它结合同测试测设。用户合新元子用户定义SPICEOptiwaveOptiSystemOptiwaveg。dln）OptiSystemOptiSystemmBERQAdvancedvisualiationtool）OSA、啁啾、眼图、偏振态、星形图等等还包括WDM列出功、增益、图、以及每OSNR。as）以还以s。以察到同一上。等级lnhs）使更加灵活高必提供同OptiSystem现了上真正等级定义使定上以希望标准。强脚本语言PowerfulScriptlanguag）以输入达式作创建全局VBScript语言以中行共享使脚本页t e 时脚本语言以操作控制OptiSyste包括、Layout创建流实时tn）流列通过决定型根流型执行来控主作传输流型是迭代流F主行、、、。te）、移动电子列、本、2D3D图形它同时包HTML输出带预先格式化板模版。材料清单lfs）提供、安装系统成本分析成本据输出到其它软件或电子格多版es）你同项目件projectfile创建多，这使得创建修改变得mt独立地算修改，但是算不同间交叉合，进行比较。新特征新版本OptiSstemxN、OW、系统RO得到系列。l）新特征独特PONs。件es）新成件包18090合合，DC，分和合器想ROF模拟应解决案。放器lsds）新离散化宽带采号掺杂放器增益布渊算提供收敛混频渊散射自相和拉曼散射模拟都包含模型自由空间O）新特征模拟复杂卫星间连接。星座极图ndrs）新算先进分析具组dss子全分析器同时测量偏振模散射）记录多路径这全新特征测量插入损耗IL、差分群速延迟D、偏振色散，消偏率，散射，散射斜，群延迟。Srx）SEDASPAGE19PAGE194 介绍NdTm等)后可构成多能级的激系统，在泵浦作用下使输入信号直接放。提供合适的反馈后则构成激器。Nd放器的1060nm1330nm，由于偏离通信最佳宿口及其他一些原因，其发展及应用受到限制。及的作波长分别处于通信的最低损耗(1550nm)及零色散波长(1300nm)S通信系统应用。尤其是铒发展的基础上，不断出现许多新型放器，例，以铒为基础的双带放器，是一种宽带的放器，宽带几乎可以覆盖整个波分复用(WDM)带宽。类似的宽带图4.1 放器(UWOA)，的覆盖带宽可多100下为铒放图4.1

[8]波长信放。一个型的铒放器由以下几分成4.2：1、铒——的，在基入离制成。2、泵浦——泵浦用于供铒铒的能量，使其吸收能量跃迁到亚稳态能级。3、隔离器——用于抑制的来回反射，保证放器作稳定。4、耦合器——用于将信号和泵浦耦合到铒。5、制——放器输出信号，放器的泵浦及输入信号等调节、控制增益的小，保证输出信号的稳定。6波器———1nm以下的带放器的发，以降低放器的噪声。原理1550nm又迅速无辐射地转移到亚稳态上。由于亚稳态上能级寿命较长，因此，很容易亚稳态基态之间形成粒数反[9]对受激吸收效应，吸收4.3所示。44I11/210ms980nm4I13/21480nm1520-1570nm4I15/2能级图1、增益特性：增益特性表示了光放器的放能力，定义为输出功率和输入功率之比。的增益15dB~40dB。2的最3dB饱和输出功率来表示。3dB饱和3dB的最大的饱和输出特性与泵浦功率小、掺铒光纤长短有关。泵浦光功率越，3dB饱和输出功率越；掺铒光纤长度越长，3dB饱和输出功率也越。3、噪声特性：的输出光中，除了有信号光外，还有被放的噪声。EDFA4种：信号光的散粒噪声；被放ASEde散粒噪声；自发[10]辐射ASE光谱与信号光之间的差拍噪声；自发辐射ASE光谱间的差拍噪声 。优化PAGE22PAGE22。。4.5 16信道光谱图由上可以看出是平坦来参数设置直接是什么样子。如4.64.6 设置参数而放大后光谱图下面分别参数设置后噪声及4.74.7-65dbm——-25dbm。4.8 光谱经过放器16信道输光谱-6dbm——4dbm。虽然实现了放但是增益不是十分平坦。我们设定终优化16个信道增益一平坦曲线因此优化参数框设置4.9-4.12。于优化设置一些说明：：优化方式为n”增益平坦方式所要优化达成目标为“Exact，6有其他参数限制条件。如4.9所示。sW04。如4.10所示。4.10MPO中要Resul定我们希望最后完成目标例16个信道增益平坦致B1所示。16信道增益平坦目标设定。n4.12。增益的优化进程我们以用光谱仪经A前后16个信道光信号做检测分析，从以上结果分析以很清楚得经OptiSystem计算机辅助后信号增益在一个平坦曲线上这从为经AA光谱图4.1参数改进和指明了方向。4.13 为存在噪声）4.14放大器后噪声情况-72dbm-62dbm不考虑噪声只看信道）由上图可以看出经过参数设置放大器的 16信道光谱图波动在-20dbm与-25dbm之间，相对比较平坦。优缺点EDFA之所以得到迅速的发展，源于它一系列突出的优点。工作波长与光纤最小损耗窗口一致恰好落在最佳波长区(1300~1600nm)。因为的主体也是一段光纤，它与线路光纤的耦合损耗很小，甚至可达到0.1dB，耦合效率高。因为是光纤型放大器，易于与传输光纤耦合连接，也可以用熔接在一起，熔接后反射损耗小。能量转换效率高。激光工作物质集中在光纤芯子中，且集中在光纤芯子中的近；泵浦效率相高，用 980nm光源泵浦，效率可达 用 1480nm源泵浦为 1W泵浦率转换为输出率的效率和效率高于 。高、噪声、输出率大。约为 20-40dB。输出率在单光谱可达14dBm，在双泵浦可达 17dBm，甚至 。噪声指数，一般为 4～7dB。频带宽，在 1310nm和 1550nm窗口各有 20-40nm带宽，可以进行多信道传输，便于扩大传输容量，从而节省成本费用，对比特率高于 2.5Gb/s的系统有利。与半导体激光放大器不同，的增益特性与光纤极化状态无关，放大特性与光信号的传输方向也无关，当光纤放大器内无隔离器时，可以实现双向放大；在多信道应用中可以进行无串话传输； (注：所谓极化光纤(PoledFiber)是指对熔石英光纤外加直流强电场进行极化，以及其它附加工艺处理后 如升温，紫外照射，激光注入等，具有永久二阶非线性光学效应(例如电光效应，倍频效应等)的光纤器。极化光纤器是的光纤有器，它利用熔石英光纤的性和的极化光纤器；与体的非线性光学器电光器比，它的成本，成化和便；具有高的光学；具有高的性和它在的应用。例如：在高速光纤，可光纤器，可位和态，在当的，也可关；在非线性光学，可光学量频率，光子对放大器，例如利用特、光纤传器在现有传器是非的。增益特性。对温不，在 100℃内，增益特性保持。继只置几个单积小。模拟数字只改动端机改动路数字完，准步数字(PDH)步数字(SDH兼案任意选择。需要继小因此减小需降海底缆绝缘要求级联自动补偿路的增加，系统经久耐用。当然EDFA也有其固有的缺点：固只放大1550nm左右限。增益带宽不平坦。的增益谱宽大40nm增益带宽不平坦。在光纤信系统中需要采取特殊手段来进行增益谱补偿。附加的噪声接收机灵退化。主要应用形式发射机出的率接收机前端前置(1)率置于发射机半导体激信号经后进入中继增，达200km具有出率、出稳定、噪声小、增益频带宽、易于监控等优点(2)处于率之后，于周期补偿损耗，一般要求比较小噪声指数，较出率有许多特殊是电子不比拟(3)前置处于波之前，之后，用于信号，提高接收机灵敏度接收机前置出率有要求把置于PIN前，后PIN信号使电子噪声，接收机具有高灵敏度，一接收机前置，一发机率提实现长中继这类系统主要于信。增益特性G是指出信号Pout与入信号Pin之比，一般贝(dB)来G=Pout/Pin(1G=10lg(Pout/Pin(dB(2)出数值行计算最主首先析增益特增益特子度、、放长度及泵浦率等有关特特（1）掺饵G与泵浦Pp及长l关系曲它泵浦波长1.48µm，信号波长1.55µm，采典型参数泵浦Pp做参变量，给出了G(dB)与长度之间关系曲一定泵浦增益开始随着EDF度增而增，一度达，后随着长度的进一步增加，增益反而减小，可见有一个最佳长度(Lopt)，这时增益最大。可以这样认为，当长度 L<时，泵浦光功率 Pp(z)>Ppth，在整个长度的 EDF上，处处满足放大条件，从而最大限度利用了泵浦光功率。当长度 L>Lopt时，泵浦光功率Pp(z)<Ppth，信号光不但没有得到放大而且被吸收，造成增益反而下降。还可得知，Lopt与输入泵浦光功率有关，泵浦光功率越大，Lopt也越长以光纤长度做参变量给出了增益 G与泵浦功率凡之间的关系。开始时 G随着 PP的增加而指数增加，但当 PP到一定大小时，G趋向饱和。泵浦阈值功率 Ppth，只有 Pp>Ppth时，G且 L愈长，Ppth愈高。必须选择合适的及 Pp，才能使 G最大。（2）根据相近参数的掺饵光纤（根据速率方程），长度分别为)(b)10；(C)5。信号光功率为1µW，输出信号光功率与信号光增益与入泵浦功率关系。（3）相参数掺饵光纤长度，信号光功率为µ。向泵浦光功率分别W)WW。但参数值不，相泵浦光功率下信号光得的增益小。相参数的掺饵光纤长度 l0，信号光功率为µ。用向泵浦光激功率。（4）输入信号光分别)µ)µW)µW)µW。信号光增益与泵浦光功率的关系当 一定时，随着泵浦光功率的增大，信号光增益增大最趋饱和，饱和增益随着输入信号功率的增加而有减。的阈值功率(Ppth)和信号光入功率关。阈值功率(Ppth)的长度定，大的入功率小的加饱和。（5）20m1µW功率。泵浦光功率分别(a)5mW(b)l0mW(c)20mW(d)50mW。当泵浦光功、EDF泵浦光功率越大，信号增益越大。20m1.63X，用1480nm的泵浦光进行，m的信号光进行放大(a向泵浦光方，向泵浦光功率为)反向泵浦光方，反向泵浦光功率为4.12、、。（1)（）增益系数大，信号一进入光纤即得到强的放大。但由PAGEPAGE31（2)反向与信号A两者当信号放很强时也强不易（3)双向为部分后向则称为双向种方式结合了前向与反向的优点得中均匀分布从其中也均匀分布。4.12 三种泵浦方式的PAGE32PAGE32结论1987、波长向发展。利我条件围绕进行了些初步本中完了：概介绍了包、发展发展向。概了波中包括波波。介绍了Optisystem件介绍了包、本中介绍了形式增益特。致谢。设计在老师悉心指导和严格求业从课题选择到具体写作过江老师为我提供了种种专业知识上指导和一些富于创造性建议孟老师一丝苟的毕业设计。在孟老师深深和在毕业我在这我和帮助老师们辛勤栽培积跬步何以至千里任认在悉心帮助和支持我能够很好掌握和运用专业知识在设计中得以体现毕业。同我参考了有关书籍和在这里一并有关作者。我同组同以我室友在毕业设计这段里你们给了我启发提了宝贵于你们帮助和支持在我深深感参考文献620082008200910期11wl2002：81-82200820121与实验中2009录A OpticalfiberaccessnetworktechnologyTheentiretelecommunicationnetworkaccordingtonetworkfunctionisdividedintothreesections:switching,transmission,andaccess.Accesstotelecommunicationsbusinesstransparenttousers,transmitspecific,accesstolocalswitchandtheuserthattheconnectionbetweentheparts,usuallyincludesubscriberlinetransmissionreuseequipment,crossingconnectiondeviceoruser/networkterminalequipment.Andactuallypickforbusinessentityisbusinessnodes.AccessnetworkdevelopmentprocessAccessNetwork(AN:Accessbybusiness)referstoanodeinterface(SNI)andrelatedusersNetworkinterface(UNI)betweenaseriesoftransmitentity(suchaslinefacilitiesandtransmissionfacilities)fortransmissionconsistingoftelecommunicationbusinessprovidetherequiredtransmitloadimplementationconfigurationspercentilemanagementinterfaceviaandmanagement.Accesscanbeseenaswithbusinessandapplicationirrelevanttransmissionnetwork,mainlyfinishcrossingconnection,reuseandtransmissionfunction,itistransparenttousersofsignaling.Basedonmodernoftelecommunicationnetworkaccessnetworkisintegratedserviceaccess,simplelocalvoiceaccesswillbeincreasinglycannotmeettherequirements,thevoice,dataandimagecomprehensiveaccessisbecomingaccessnetworkdevelopmenttrend.Afterofdevelopment,accessnetworkdefinethoughdoesnotchange,butitsconnotationandformshaschangedSuperiortraditionalaccessnetworkintegratedopticalfiberaccessnetworkwillbeusersaccessthefuturedevelopingtrend.OpticalfiberaccessfromSNItoUNIreferstoallorpartoftheaccessnetworkbyusingopticalfiberasmedium.ITU-Taboutaccessnetworkrecommendationsindicatethatfiber,useraccesssystemiscomposedofthreeparts:opticallineterminal(OLT),opticaldistributionnetwork(ODN)andopticalnetworkunit(ONU).Accordingtotherequirementofsystemaccessframeworkandtheimportantcharacteristics,accessnetworkcanbesummarizedasthefollowing.Accesstoaccessbusinessprovidesbearingcapacity,achievebusinesstransparenttransfer.Theaccessistransparenttouserssignaling,exceptforsomeuserssignalingformatconversionoutside,signalingandbusinessprocessingfunctionisstillinbusinessnode.Theintroductionofshouldnotberestrictedaccessallkindsofexistingaccesstypesandbusiness,accessnetworkshouldthroughthelimitedinterfaceandbusinessnodeconnected.Accessnetworkhaveindependentfromthebusinessnodeinthenetworkmanagementsystem,thissystemthroughthestandardizedinterfacesconnectedTMN,accessnetworkoperationforimplementationTMN,maintenanceandmanagement..FiberstructureGenerallinearstructure.Refertothepublicbus,fiberaseachuserterminalsthroughdirectconnectwithbuscouplernetworkstructure.Itscharacteristicissharingbackbonefiber,savelinestoremovenodeinvestment,thedemandishigher,dynamicrange,interferewitheachothereffectissmall.Defectislossofaccumulation,thebackbonefiberuseracceptancedependenceisstrong.Ringstructure.Referstoallshareafiberopticlinknode,fiberopticlinkitsendtoendtheclosedloopnetworkstructure.Characteristicisself-healing,namelycanberealizedwithoutintervention,thenetworkcanbeinarelativelyshortperiodoftimetorecoverfromfailurehavepreachedbusiness,highreliability.Defectishangedbythenumberofusersofmonocyliclimited,polycyclicinterchangeisrelativelycomplex,notsuitableforCATV,etcFenPeiXingbusiness.Starstructure.Thisstructureisactuallypoint-to-pointway,eachuserterminalsinthecentralnodethroughwithcontrolandswitchfunctionsoftheastralcouplersexchangeinformation.Characteristicsofsimplestructure,maintenanceisconvenientandeasytoupgradeandexpansionbetween,eachuserrelativelyindependent,goodsecrecy,businessadaptability.Defectishigher,networkingrequiredfibercostofpoorflexibility,highreliabilityrequirementsofcentralnode.Treestructure.Similartothebranches,ahierarchicalstructure,shapeintransferboxesandFenXianHeplaceadoptsmultipleopticaldistributor,willsignalfilteringdowntopendinningsallocation,havestrongcontrolcoordination.Characteristicissuitableforbroadcastingbusiness.Defectispowerlossisbigger,two-waycommunicationdifficultybigger.ThestatusofopticalaccessnetworkinthemoderncommunicationOpticalfiberinnationalinformationmodernizationaccessplaysamoreandmoreimportantrole,isanindispensablepartofmoderncommunicationsnetwork.Moderncommunicationsnetworkbasicrealizedbasedonfiberbackbonetransmissionandexchange,andaccesssectionisstillrestrictedmoderntelecommunicationsfurtherdevelopmentandimprovementofthe"bottleneck",therefore,toconstructionofnationalinformationinfrastructure(NII),accessnetworkisthekey.Accessnetworktechnologydevelopment,willresultingreatchangesoftelecommunicationsandinformationnetwork,namely,voice,data,video,etc.Variouskindsofinformationtransmission,comprehensivebusinesstogetherforimplementingtheresourcessharing,andgraduallyoptimizedcommunicationnetwork,greatlyimprovingnetworkbenefits.Twoopticalfiberopticaltransmissiontechnologyaccesswiththecombinationoftheaccesstechnology.LighttransmissiontechnologydevelopmentandevolutionSince1979,thehumanuseofopticalfiberascommunicationmode,opticaltransmissiontechnologyexperiencesincefromanalogtodigital,fromPDHtosdh-basedWDM,frompassiveandactivetoaseriesofMSTPfromSDHtothedevelopmentandevolutionprocess,transmissioncapacityandreliability,thetransmissiondistancesuchindicatorshavereachedaveryhighlevel.ThecurrentmainstreamofopticaltransmissiontechnologyisstillSDH,STM-1/4/16/64/256seriessynchronoustransfermodulehasbeenachieved,includingSTM-256framerateashighas40Gbps.BasedonSDH,fusionbroadbanddatabusinessmulti-tasktransmittingplatform(theMSTP)hasalsobecomethebestchoicefortoday'sconstructionintracitynetworks,moreoverelasticgroupingring(RPR)technologyisalsograduallybecomethedirectionofthedevelopmentofalighttransmission.futurewillbeopticaltransmissionnetworktoopticaltransmissionnetwork(otns)inthedirectionofdevelopment,manyexchange,networkotnschooseroadandotherintelligentfunctionwillbeimplementedonlightlayer.OtnstheintelligentnetworkdevelopmentdegreecanASONintelligentopticalnetwork.LighttransmissiontechnologyandaccesstechnologyconstitutefiberaccessnetworkTheneedsoftheuser,thediversificationandbroadbandaccesstechnologyfrominitialmadeofpurenarrowbandaccesstobroadbandaccess,andwithintegratedaccesstotransmissionplatformrequirementlightmoreandmoreisalsohigh.Opticaltransmissiontechnologyandaccesstechnologytogetherconstitutefiberaccessnetworksystem.Opticalfiberaccessnetworkindifferentstagesofdevelopmentofneedtoresorttothecorrespondingopticaltransmissionmeanstoachievetheoperationalloadandtransfer.Withthelightnetworkwillbedispersedaccessdevices(OLTONU)togetherwithorganicwhole,formaunifiedfiberaccessnetworksystem.Thecurrentdevelopmentoffiber-opticaccesshotspotCurrently,fiber-opticaccessnetworkcontinuepresentedthevigorousdevelopmentmomentumandvariousnewaccesstechnologyarisesatthehistoricmoment.ThedevelopmentofbetterhavexDSL,FTTX,dualbustakecomprehensiveaccesstechnologies.Inaddition,HFCAPONEPON,suchtechnologyisalsoinconstantdevelopingandperfecting.ThedevelopmentandapplicationofXDSL.XDSLtechnologyreferstotheADSL(asymmetricdigitalsubscriberloop)asarepresentativeofdigitalsubscriberloop(DSL)thefloorboardofaseriesoftechnology.By using of ground wire although more than 2Mbps broadband datatransmission,butthetransmissiondistanceisverylimited.XDSLandopticalfiberintegrated access network structure, with the UNI bounded user-oriented providenarrowbandnormaltelephone,2Mbpsline,10Base_TandATMbroadbandinterface.Usingfibresolveaccessnetworktransmissionoffeedersection,XDSLsolvefinallyhundredsmetersto3.5kilometers(inthisrange,canguaranteeahighrate),itisquitebroadbandaccessbroadbandtechnologyeffectively.ThecurrentmarketmostsuccessfulisADSLtechnologies,includingChinatelecom,Chinanetcom,Chinaunicom,Chinatietong,eachbigtelecomoperatorsarespendingheavilyconstructionADSLnetwork.Intheuserisrelativelyscattered,twisted-paircableresourcesundertheconditionofcomparativeenergetic,ADSLcanlowcosttosolveusersnetworkbandwidthneeds.SHDSL,HDSLcanprovideuserswithbroadbanddataline,thesetwokindsofdigitalsubscriberloopinspecialcircumstances,thetechnicalsolutiontotheproblemofprovidingdataline.VDSLtechnologyiswithADSL)thedevelopmentandpopularizationofandgraduallymovingtowardsthecommercial,butbecauseitcansupportdistanceisshort,atpresentitspopularitystillfarlessADSL.FTTXtechnology.Inallsortsofbroadbandaccessnetworktechnology,opticalSDHtechnologyadoptedtheaccessnetworksystemisappliedthemostcommon.SDHtechnologyapplicationinaccessnetworkhasalreadywidespread,butstilljustFTTC(opticalfibertothesideoftheroad),FTTB(fibertothefloor),thehugebandwidthopticalfiberlevelstillnotohousehold.Therefore,toreallyprovidebroadbandbusinessability,justusingSDHtechnologysolvefeeder,wiring,paragraphofthebroadbandisnotenough,stillneedtointroducelineinpartbybroadbandaccesstechnologycombined.CanFTTB/C+usedrespectivelyFTTB/C+xDSL,CableModem,FTTB/C+local-areanetwork(LAN)accessmethodssuchasresidentandcompanyrespectively,enterpriseuserstoprovidebusiness.AmongthemthewayFTTX+LANFTTLANiscalledagain,inthiswayourShanghai,Beijingandotherdevelopedcitynewdistricthasbeenwidelyused.ThefinalisFTTHaccessdevelopmentgoals,butbecausethecost,theuserneedsandmarketandotherreasons,FTTHisstillalong-termtask.AccessthelatestdevelopmentdirectionwithSDHsupportforIPbusinessis,istodevelopabusinessnetworkplatformforMSTP/RPR)(.FTTXMSTP/RPRandcombiningwithbusinessrealizedwidthcomprehensivetransfer.Double(more)bustakeintegratedbusinessaccessnetwork.Opticalfiberaccessfromthepreliminarynarrowbandintegratedserviceaccesstocomprehensivebusinessaccesswithwidthofthedevelopmentprocess,hadtwoideas:aviewbyunifiedIPbusinessplatformvoiceanddataservicesintegratedaccess;AnotherargumentisbecauseEverythingoverIPtechnologyinbeusedactuallyarestillexistmanyproblems,whenintocomprehensiveaccessorletnarrowbandservice(circuitswitchingmethods)andbroadbandbusiness(packetswitchingmode)respectivelytakedifferentchannels.Theformerrealizationwayscanthesoftexchangetodohelp,thenawaybycurrentismostmainstreamsolutions--(more)busintegratedserviceaccessnetwork.In1999,helaunchedadoublebeforeandafterthecomprehensiveaccessnetworkequipmentbusmodel.Somemanufacturersprovidebustypesaccordingtothebackboard,andputsforwardfourbusesparlance,including:managementbus,TDMbusinessbus,groupbusinessbus,generalbus.Generalbusistoexpandbusinessability,ortosupportnowstillunforeseeablesomebusinessandreserved.Duetoitsspecificalsounabletoestimatethedesignparametersusuallybecategorizedasoneofthefirstthreebus.ManagementbusistorealizethemanagementofthewholesystemisdesignedfortheLord,becausethebusabilitytosupportbusinesstypesismoreandmoreabundant,needmanagementinformationmoreandmore,nowalsomanyUSEShigh-speedmanagementbusbus.Thisso-called"dualbus",isprovidingtheequipmentbackplaneofthetwobusinessesbus,namelyTDMbusandpacketbus.Mostofthedevelopedcountriesaccessequipmentisdualbusstructure.Internationaltechnicaldevelopmentdirection,adoptthemostadvancedsystemstructure,launchedwithIPforthekernel,built-inMSTPdoublebustypecomprehensiveaccessnetworkequipment.Canforeseedualbusintegratedaccessnetworkisthedevelopmentdirectionofaccessinthecomingyears,eachbigaccessnetworkequipmentmanufacturerswillstriveforinthishugemarketcompetitiveadvantage,tore-establishthroughoutthestatusofopticalfiberaccessproductmarket.AccessnetworksupportbusinessVoiceclassbusiness:SPCtelephonenewbusiness,magneticcardphonebusiness,etc.Dataclassbusiness:DDNbusiness,packetswitching,etc.Imagecommunicationclassbusiness:meetingTVbusiness,videophonebusiness,etc.Multimediabusiness:homeoffice,shopping,VOD,remotemedicaltreatment,etc.ThedevelopmentdirectionoffutureopticalfiberaccessBroadbandischangedandcomprehensivized.Broadbandaccessismarketdevelopmenttrends,fiberin-homewillbebroadbandaccessinevitable.XDSL,dualbusintegratedaccessasthetransitioncompletefibreopticaccesstechnology,willplayinthenextfewyearsbroadbandmarketprotagonist.Futureaccesstoachieveasingleplatformwithvariousbusinesswidthofcomprehensiveaccess,achievebusinessandnetworkofseparation,i.e.tofurthertobechangedtothebroadbandandintegrateddirection.Meanwhilefiberaccessnetworkalsomustbeabletosupportandotheraccessflexiblejointnetworking.Tonextgenerationnetwork(NGN)ofevolution.Judgingfromthetechnicaldevelopment,thetraditionaltelephonenetwork,datacommunicationsnetworkandthetechnologyofindustryofcabletelevisionnetworkthreeisgraduallydisappear,technologydifferenceoffusionwillfurthertriggernetworkfusing,businessfusionandindustrialintegration.Nextgenerationnetwork(NGN)areavailableincludingvoice,dataandmultimediaandotherbusinessintegrated,opennetwork.Thetrendofdevelopmentcanbeas:networkequipmentofcomponents,networkcomm