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       一切推理都必須從觀察和實驗得來。—伽利略（G.Galilei）

一、增益均衡的必要性——滿足光纖通信系統(tǒng)所有信道對BER的要求

        EDFA增益不平坦，多級串聯(lián)后使不同波長的光增益相差很大，這種光放大器線路的非一致性頻譜響應(yīng)，使長距離傳輸系統(tǒng)的SNR下降。

        為此，每個中繼器使用增益平坦濾波器，糾正EDFA增益形狀和與波長有關(guān)的光纖傳輸損耗引起的輸出功率-頻譜曲線的畸變。然而，這種光功率-頻譜特性的糾正，不能完全解決所有信道的偏差。所選器件參數(shù)不可能完全一致，制造過程也不可避免產(chǎn)生偏差。而且，光纖老化或光纜維修也會引起網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的變化，進而使功率-頻譜特性發(fā)生偏差。

二、增益均衡實現(xiàn)方法——預(yù)增強和插入增益平坦濾波器

        首先，采用功率預(yù)增強技術(shù)，根據(jù)每個波長在線路中的損耗情況，使進入每個WDM信道的光功率不同，從而使終端接收機對所有波長信道接收的SNR（BER）都幾乎相同。

        其次，把增益平坦濾波器插入線路中，進行適當(dāng)?shù)念A(yù)均衡。實際上有4種增益平坦濾波技術(shù)。

        1）每個光放大器均有增益平坦濾波器。

        2）每10個光放大器插入一個固定增益平坦均衡器，補償放大器鏈路中殘留非一致性頻譜響應(yīng)，如圖10.4.1所示，沒有增益平坦均衡時，在1533~1569nm范圍（36nm）內(nèi)，增益波動3dB，當(dāng)插入增益平坦均衡器后，只有0.25dB的波動。

圖10.4.1固定增益均衡器對EDFA增益頻譜響應(yīng)的影響

        3）每10個放大器插入一個可調(diào)諧斜率均衡器，補償因器件老化和光纜維修引起的增益畸變。

        4）周期性地插入拉曼放大器，通過遙控拉曼泵浦功率，獲得可調(diào)諧傾斜增益，如圖10.4.2所示。

圖10.4.2 將拉曼放大插入EDFA鏈路中構(gòu)成調(diào)諧增益斜率均衡器

a）拉曼增益與波長的關(guān)系b）拉曼放大產(chǎn)生增益傾斜

       有兩種可用的增益平坦技術(shù)，一種是無源均衡技術(shù)，另一種是有源均衡技術(shù)。均衡器也可以按它們糾正的目的分類，糾正增益-頻譜特性傾斜或斜率的，稱為斜率均衡器，糾正與殘留非線性有關(guān)傾斜的，稱為形狀均衡器。

三、無源均衡器——光濾波器均衡

       無源均衡器的特性在出廠前均已調(diào)整好。通常，每10~15個中繼器插入一個均衡器。 無源均衡器有斜率均衡器和形狀均衡器，兩者的區(qū)別在于是否與波長有關(guān)，前者與波長有關(guān)，而后者則無關(guān)。但兩者均由固定傳輸濾波器組成，用光纖熔接方法接入中繼器盒。

       一種無源均衡器用多個介質(zhì)薄膜光濾波器（4.4.2節(jié)）或布拉格光纖光柵濾波器（4.3.2節(jié)）組成，典型均衡器的構(gòu)成如圖10.4.3所示，在包含8對光纖的中繼器盒中，只用一個均衡器即可。通常，均衡器的均衡范圍為1~6dB，插入損耗為3~7dB。需要均衡的區(qū)段增益-頻譜特性形狀，以及濾波器的傳輸特性，通常直接測量決定。無源均衡器直流電阻小于0.5Ω，不需要供電。

圖10.4.3由濾波器構(gòu)成的無源均衡器

a）單個濾波器構(gòu)成b）無源均衡器同時補償8個光纖對的增益

四、有源均衡器——有源濾波

       在輸出功率自動控制的中繼器中，輸入信號功率的下降將引起短波長信號EDFA增益的增加，于是產(chǎn)生了負(fù)的斜率，即頻帶內(nèi)短波長信道將攜帶更多的功率，使用有源均衡器可以均衡這種特性。網(wǎng)絡(luò)壽命期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)管理者在任何時間均可以發(fā)送指令，通過光纖傳送給中繼器監(jiān)控電路，進行增益斜率調(diào)整。

        用于1個光纖對的有源斜率均衡器如圖10.4.4所示，該均衡器利用法拉第磁光效應(yīng)（見5.1.1節(jié)），使入射光偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，其磁場由通電線圈產(chǎn)生。波長不同，旋轉(zhuǎn)角度也不同，法拉第旋轉(zhuǎn)器輸出端對WDM波段內(nèi)不同波長信道信號提供不同的線性衰減特性，即檢偏器輸出傾斜的增益-頻譜特性，可用于對輸入WDM信道信號增益的糾正。不同的偏流產(chǎn)生不同的傾斜校正，使用監(jiān)控信號設(shè)置一套偏置電流對其校正。圖10.4.4a監(jiān)控電路中的PIN光檢測器接收終端站發(fā)送來的監(jiān)控指令，被監(jiān)控電路接收理解，并對光纖對上的有源濾波器獨立控制。傾斜糾正范圍典型值為±4dB，提供的平坦偏差為0.1~0.4dB。