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光纤放大器
www.sfp400.com    2016-01-20 15:56:01    文字:【】【】【
摘要:介绍:光放大器作用,光纤放大器,光放大器原理,光放大器价格,半导体光放大器.
    光放大器是光纤通信系统中能对光信号进行放大的一种子系统产品。光放大器的原理基本上是基于激光的受激辐射,通过将泵浦光的能量转变为信号光的能量实现放大作用。光纤放大器技术就是在光纤的纤芯中掺入能产生激光的稀土元素,通过激光器提供的直流光激励,使通过的光信号得到放大。传统的光纤传输系统是采用光—电—光再生中继器,这种中继设备影响系统的稳定性和可靠性,为去掉上述转换过程,直接在光路上对信号进行放大传输,就要用一个全光传输型中继器来代替这种再生中继器。适用的设备有掺铒光纤放大器(EDFA)、掺镨光纤放大器(PDFA)、掺铌光纤放大器(NDFA)。目前光放大技术主要是采用EDFA。光放大器自从1990年代商业化以来已经深刻改变了光纤通信工业的现状。
光放大器
分类

    光放大器一般可以分为光纤放大器和半导体光放大器两种。光纤放大器还可以分为掺铒(Er)光纤放大器,掺镨(Pr)光纤放大器以及非线性OFA等几种。
1.掺铒光纤放大器工作于1550nm波长,已经广泛应用于光纤通信工业领域。
2.掺镨的放大器可以工作于1310nm波长,但是由于转换效率不理想,现在仍然处于实验室研究阶段。
3.非线性OFA 是利用光纤的非线性效应实现对信号光放大的一种激光放大器。当光纤中光功率密度达到一定阈值时,将产生受激拉曼散射(SRS)或受激布里渊散射(SBS),形成对信号光的相干放大。非线性OFA可相应分为拉曼光纤放大器(SRA)和布里渊光纤放大器(BRA)。目前研制出的SRA尚未商用化。
OFA的研制始于80年代,并在90年代初取得重大突破。在现代光通信系统设计中,如何有效地提高光信号传输距离,减少中继站数目,降低系统成本,一直是人们不断探索的目标。OFA是解决这一问题的关键器件,它的研制和改进在全球范围内仍方兴未艾。
    随着密集波分复用(DWDM)技术、光纤放大技术,包括掺铒光纤放大器(EDFA)、分布喇曼光纤放大器(DRFA)、半导体放大器(SOA)和光时分复用(OTDM)技术的发展和广泛应用,光纤通信技术不断向着更高速率、更大容量的通信系统发展,而先进的光纤制造技术既能保持稳定、可靠的传输以及足够的富余度,又能满足光通信对大宽带的需求,并减少非线性损伤。

EDFA的原理
EDFA光放大器原理

  在掺铒光纤中注入足够强的泵浦光,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+离子又迅速无辐射地转移到亚稳态。由于 Er3+离子在亚稳态能级上寿命较长,因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转。当信号光子通过掺铒光纤时,与处于亚稳态的Er3+离子相互作用发生受激辐射效应,产生大量与自身完全相同的光子,这时通过掺铒光纤传输的信号光子迅速增多,产生信号放大作用。Er3+离子处于亚稳态时,除了发生受激辐射和受激吸收以外,还要产生自发辐射(ASE),它造成EDFA的噪声。

光放大器发展

  随着光通信的发展,通信容量的增长是永不停息的追求。近年来, 随400Gbps、T bps 甚至 P bps 量级的研究,一些不同的光放大器显露身影。

  光参量放大器(OPA),特别是相位敏感放大器(PSA),在 2010 年后相继出现在一些文章中。PSA 在放大的同时,可以提供0dB 的噪声极限,是高速系统中理想的放大器。

  空分复用(SDM) 放大器,分为多芯放大和多模放大。这两种放大,都是单个放大器并行多路放大的概念,每路也可以再实现 WDM。2012 年,有试验报道,通过 12 芯 SDM+222 波 WDM,可以实现 52公里 1Pbps 的传输。

  这两种放大器,目前多是试验阶段,还没有正式商用。

总结:光通信技术中,光放大技术是支撑技术之一,光放大器技术随系统的要求不断向前发展。OEO 技术、掺杂光纤放大器、SOA、拉曼放大器、参量放大器,这些放大器随不同的系统要求,以各种形式应用在不同的系统节点。随着信息产业的发展,适合于不同波段和不同应用的放大技术必将推陈出新,带来光放大器行业的持续发展和繁荣。
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