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掺铒光纤放大器

2/14/2005来源:光纤通信人气:10295

掺铒光纤放大器 掺铒光纤放大器(EDFA),是90年代安发展起来的一种新型光纤通信。众所周知,光在长 距离传输时,由于受发送功率 、接收机灵敏度、光纤线路衰减,甚至色散等因素的影响和限 制,使得光脉冲从光发射机输出经济光纤传输一定距离后,其幅度会受到衰减,波形也会出 现失真。因此,要进行长距离的信号传输,就需要在光信号传输一定距离后加中继器,以放 大衰减的信号,恢复失真的波形,使光脉冲得到再生。 传统的光纤中继器一般要经过光----电----光的转换过程,而不能把光信号直接进行放 大。这种方式不仅给整个系统的可靠性、灵活性带来了许多问题,而且还使设备结构变得异 常复杂。如何解决这个问题?人们自然想到可否不经过光----电----光的转换,而直接将已 衰减掉的光信号进行放大。掺铒(Er3+)光纤放大器的研制成功,标志着光纤通信技术进入 了一个崭新的发展阶段。 一、掺铒光纤放大器的工作原理 掺铒光纤放大器主要是由一段掺铒光纤(长约10-30m)和泵浦光源组成。其工作原理是: 掺铒光纤在泵浦光源(波长980nm或1480nm)的作用下产生受激辐射,而且所辐射的光随着输 入光信号的变化而变化,这就相当于对输入光信号进行了放大。 研究表明,掺铒光纤放大器通常可得到15-40dB的增益,中继距离可以在原来的基础上提 高100km以上。那么,人们不禁要问:科学家们为什么会想到在光纤放大器中利用掺杂铒元素 来提高光波的强度呢?我们知道,铒是稀土元素的一种,而稀土元素又有其特殊的结构特点。 长期以来,人们就一直利用在我学器件中掺杂稀土元素的方法,来改善光学器件的性能,所 以这并不是一个偶然的因素。另外,为什么泵浦光源的波长选在980nm或1480nm呢?其实,泵 浦光源的波长可以是520nm、650nm、980nm、和1480nm,但实践证明波长980nm的泵浦光源激 光效率最高,次之是波长1480nm的泵浦光源。 二、掺铒光纤放大器的应用 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、可作不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,等等。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。