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【病房電視交互系統(tǒng)廠家】EDFA摻鉺光纖放大器的構(gòu)成與噪聲

2023-10-21 09:15

      科學(xué)是永無止境的,它是一個永恒之謎。     —愛因斯坦(A.Einstein)

摻鉺光纖結(jié)構(gòu)和EDFA的構(gòu)成

       圖8.1.1a為一個實用光纖放大器的構(gòu)成方框圖。光纖放大器的關(guān)鍵部件是摻鉺光纖和高功率泵浦源、作為信號和泵浦光復(fù)用的波分復(fù)用器(WDM)、為了防止光反饋和減小系統(tǒng)噪聲在輸入和輸出端使用的光隔離器。

 


圖8.1.1 摻鉺光纖放大器

a)EDFA組成圖 b)980nm大功率輸出泵浦激光器

       具有增益放大特性的摻鉺光纖是光纖放大器的重要組成部分。EDFA的增益與許多參數(shù)有關(guān),如鉺離子濃度、放大器長度、芯徑以及泵浦光功率等。

       對泵浦源的基本要求是高功率和長壽命??梢栽趲讉€波長上對摻鉺光纖進行有效的激勵。采用1480nm的InGaAs多量子阱(MQW)激光泵浦時,EDFA的輸出功率可達100mW,該波長的泵浦增益系數(shù)較高,而且EDFA的帶寬與現(xiàn)已實用化的銦鎵砷(InGaAs)激光器相匹配。也可以使用980nm波長光對EDFA泵浦,這種泵浦效率高,噪聲低,現(xiàn)已廣泛使用。

       波分復(fù)用器把泵浦光與信號光復(fù)合。

       光隔離器被插入輸入端和輸出端,其目的是為了抑制光路中的反射,從而使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、降低噪聲。對隔離器的基本要求是插入損耗低、反向隔離度大。

EDFA噪聲

       由于自發(fā)輻射噪聲在信號被放大期間疊加到了信號上,所以對于所有的放大器,信號被放大后的信噪比(SNR)均有所下降。與電子放大器類似,用放大器噪聲指數(shù)Fn來衡量SNR下降的程度,并定義為

式中,SNR指的是由光探測器將光信號轉(zhuǎn)變成電信號的信噪比,(SNR)in表示光放大前的光電流信噪比,(SNR)out表示光放大后的光電流信噪比。通常,F(xiàn)n與探測器的參數(shù),如散粒噪聲和熱噪聲有關(guān), 對于性能僅受限于散粒噪聲的理想探測器,同時考慮到放大器增益G>>1,就可以得到Fn的簡單表達式

式中,nsp為自發(fā)輻射系數(shù)或粒子數(shù)反轉(zhuǎn)系數(shù)。

       該式表明,即使對于理想的放大器(nsp=1),放大后信號的SNR也要比輸入信號的SNR低3dB;對于大多數(shù)實際的放大器,F(xiàn)n超過3dB, 可能降低到5~8dB。在光通信系統(tǒng)中,光放大器應(yīng)該具有盡可能低的Fn。

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