無線(xian)(xian)(xian)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)是以(yi)激光(guang)(guang)作(zuo)為(wei)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)息載體(ti)，是一(yi)種不(bu)需要(yao)任何有線(xian)(xian)(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)道(dao)作(zuo)為(wei)傳輸媒介的(de)(de)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)方式。與(yu)微波通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)相(xiang)(xiang)比，無線(xian)(xian)(xian)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)所使(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)激光(guang)(guang)頻(pin)(pin)率高(gao)，方向性(xing)強(qiang)(保密性(xing)好(hao))，可(ke)(ke)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)頻(pin)(pin)譜寬，無需申(shen)請(qing)頻(pin)(pin)率使(shi)用(yong)(yong)(yong)許可(ke)(ke)；與(yu)光(guang)(guang)纖通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)相(xiang)(xiang)比，無線(xian)(xian)(xian)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)造價低，施工(gong)簡便、迅(xun)速。它結合了光(guang)(guang)纖通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)和微波通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)優勢，已成(cheng)為(wei)一(yi)種新興的(de)(de)寬帶(dai)無線(xian)(xian)(xian)接人方式，受到了人們的(de)(de)廣泛關注(zhu)。但是，惡(e)劣的(de)(de)天氣(qi)情(qing)況，會對無線(xian)(xian)(xian)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)系統(tong)(tong)的(de)(de)傳播信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)產(chan)生(sheng)衰耗作(zuo)用(yong)(yong)(yong)。空氣(qi)中的(de)(de)散射粒(li)子，會使(shi)光(guang)(guang)線(xian)(xian)(xian)在空問、時間和角度(du)上產(chan)生(sheng)不(bu)同程度(du)的(de)(de)偏差。大氣(qi)中的(de)(de)粒(li)子還(huan)可(ke)(ke)能(neng)吸收激光(guang)(guang)的(de)(de)能(neng)量(liang)，使(shi)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)的(de)(de)功(gong)率衰減，在無線(xian)(xian)(xian)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)系統(tong)(tong)中光(guang)(guang)纖通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)系統(tong)(tong)低損(sun)耗的(de)(de)傳播路(lu)徑(jing)已不(bu)復存(cun)在。大氣(qi)環(huan)境多變的(de)(de)客(ke)觀(guan)性(xing)無法改(gai)變，要(yao)獲得更好(hao)更快的(de)(de)傳輸效(xiao)果，對在大氣(qi)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)道(dao)傳輸的(de)(de)光(guang)(guang)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)就提出了更高(gao)的(de)(de)要(yao)求(qiu)，一(yi)般地，采用(yong)(yong)(yong)大功(gong)率的(de)(de)光(guang)(guang)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)可(ke)(ke)以(yi)得到更好(hao)的(de)(de)傳輸效(xiao)果。隨著光(guang)(guang)纖放大器(qi)(EDFA)的(de)(de)迅(xun)速發(fa)展(zhan)，穩定可(ke)(ke)靠的(de)(de)大功(gong)率光(guang)(guang)源將在各(ge)種應用(yong)(yong)(yong)中滿足無線(xian)(xian)(xian)光(guang)(guang)通(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)要(yao)求(qiu)。
1 EDFA的原理及結構
摻鉺光(guang)(guang)纖放大器(EDFA)具有增益(yi)高(gao)、噪聲低、頻帶寬、輸出功率高(gao)、連接損耗(hao)低和偏(pian)振不敏(min)感(gan)等優點(dian)，直接對光(guang)(guang)信(xin)號(hao)進行放大，無需轉換成電信(xin)號(hao)，能(neng)夠保證光(guang)(guang)信(xin)號(hao)在(zai)*小失真情況下得到穩(wen)定(ding)的功率放大。
1．1光纖放大(da)器 EDFA的(de)原理
EDFA的泵浦過(guo)程需要(yao)使用三能級系統，如圖1所示。
在(zai)(zai)摻(chan)鉺光纖(xian)(xian)中注入足夠強的(de)(de)泵浦光，就可以將大部(bu)分處(chu)于基態(tai)(tai)(tai)的(de)(de)Er3+離(li)(li)子(zi)抽運到激(ji)發態(tai)(tai)(tai)，處(chu)于激(ji)發態(tai)(tai)(tai)的(de)(de)Er3+離(li)(li)子(zi)又迅(xun)速無輻(fu)射(she)地轉移到亞(ya)穩(wen)(wen)態(tai)(tai)(tai)。由于Er3+離(li)(li)子(zi)在(zai)(zai)亞(ya)穩(wen)(wen)態(tai)(tai)(tai)能級上壽命較(jiao)長(chang)，因此很(hen)容易在(zai)(zai)亞(ya)穩(wen)(wen)態(tai)(tai)(tai)與基態(tai)(tai)(tai)之間(jian)形成粒子(zi)數反轉。當信(xin)號光子(zi)通過(guo)摻(chan)鉺光纖(xian)(xian)時(shi)，與處(chu)于亞(ya)穩(wen)(wen)態(tai)(tai)(tai)的(de)(de)Er3+離(li)(li)子(zi)相互作(zuo)用發生(sheng)(sheng)受激(ji)輻(fu)射(she)效應，產生(sheng)(sheng)大量與自身完(wan)全相同的(de)(de)光子(zi)，這(zhe)時(shi)通過(guo)摻(chan)鉺光纖(xian)(xian)傳輸(shu)的(de)(de)信(xin)號光子(zi)迅(xun)速增多(duo)，產生(sheng)(sheng)信(xin)號放大作(zuo)用。Er3+離(li)(li)子(zi)處(chu)于亞(ya)穩(wen)(wen)態(tai)(tai)(tai)時(shi)，除(chu)了發生(sheng)(sheng)受激(ji)輻(fu)射(she)和受激(ji)吸收以外，還要產生(sheng)(sheng)自發輻(fu)射(she)(ASE)，它造成EDFA的(de)(de)噪聲。
1．2光纖放大器(qi) EDFA的結構(gou)
典型的EDFA結構主要由摻鉺光纖(xian)(EDF)、泵浦光源、耦合器(qi)、隔離(li)器(qi)等(deng)組成(cheng)。
摻(chan)鉺光(guang)(guang)(guang)纖是(shi)EDFA的核心部件。它以(yi)石(shi)英(ying)光(guang)(guang)(guang)纖作(zuo)為基(ji)質，在(zai)(zai)纖芯中摻(chan)人固體激光(guang)(guang)(guang)工(gong)作(zuo)物(wu)(wu)質鉺離(li)子，在(zai)(zai)幾米至(zhi)幾十米的摻(chan)鉺光(guang)(guang)(guang)纖內，光(guang)(guang)(guang)與(yu)物(wu)(wu)質相互作(zuo)用而被放大(da)、增強。光(guang)(guang)(guang)隔(ge)離(li)器(qi)的作(zuo)用是(shi)抑(yi)制光(guang)(guang)(guang)反射，以(yi)確保放大(da)器(qi)工(gong)作(zuo)穩定，它必須是(shi)插(cha)入損耗低(di)，與(yu)偏(pian)振無關，隔(ge)離(li)度優(you)于40 dB。
圖2為單向泵浦方式(shi)結(jie)構，此外還有反向泵浦，雙向泵浦方式(shi)結(jie)構。
1．3 EDFA的特性(xing)及性(xing)能指(zhi)標
增益特性(xing)表示了放大器(qi)的(de)放大能(neng)力，其(qi)定義為輸出功率與輸入(ru)功率之比：
式中：Pout,Pin分別表(biao)示放大(da)器輸(shu)出(chu)端與(yu)輸(shu)入(ru)端的連續(xu)信號功(gong)率。增益(yi)系數是指(zhi)從泵浦(pu)光(guang)源輸(shu)入(ru)1 mW泵浦(pu)光(guang)功(gong)率通過(guo)光(guang)纖放大(da)器所獲得的增益(yi)，其(qi)單位(wei)為dB／mW：
式中：g0是由(you)泵(beng)浦強度(du)定的(de)小信號(hao)增益(yi)系(xi)(xi)(xi)數，由(you)于增益(yi)飽和現象，隨著信號(hao)功(gong)率的(de)增加，增益(yi)系(xi)(xi)(xi)數下降；Is，Ps分別為飽和光強和飽和光功(gong)率，是表明增益(yi)物質特(te)性的(de)量，與摻雜(za)系(xi)(xi)(xi)數、熒光時間和躍遷截面(mian)有關。
增(zeng)益和(he)增(zeng)益系數的(de)(de)區(qu)別在于：增(zeng)益主要是針對(dui)(dui)輸入信(xin)號而(er)(er)言(yan)的(de)(de)，而(er)(er)增(zeng)益系數主要是針對(dui)(dui)輸入泵(beng)浦(pu)光而(er)(er)言(yan)的(de)(de)。另(ling)外，增(zeng)益還與泵(beng)浦(pu)條件(包(bao)括泵(beng)浦(pu)功率和(he)泵(beng)浦(pu)波(bo)長(chang))有關，目(mu)前(qian)采(cai)用的(de)(de)主要泵(beng)浦(pu)波(bo)長(chang)是980 nm和(he)1 480 nm。由于各處的(de)(de)增(zeng)益系數是不同的(de)(de)，而(er)(er)增(zeng)益須在整(zheng)個光纖上積(ji)分(fen)得到，故此(ci)特性可用以通過選(xuan)擇光纖長(chang)度得到較為平坦的(de)(de)增(zeng)益譜。
1．4 EDFA的帶寬
增益頻(pin)譜(pu)帶(dai)寬指信號光能獲得(de)一定增益放大的(de)(de)波長區域。實際上(shang)的(de)(de)EDFA的(de)(de)增益頻(pin)率變化關系比理論的(de)(de)復雜(za)得(de)多，它(ta)還與(yu)基質光纖及其摻雜(za)有關。在(zai)EDFA的(de)(de)增益譜(pu)寬已達到上(shang)百納(na)米．而且(qie)增益譜(pu)較(jiao)平坦。ED-FA的(de)(de)增益頻(pin)譜(pu)范(fan)圍在(zai)1 525～1 565 nm之間。
2 EDFA的(de)級聯應用
2．1 EDFA的級聯結構
EDFA對光(guang)(guang)信號功(gong)率的(de)放(fang)大，特(te)別(bie)在(zai)(zai)無(wu)線光(guang)(guang)通信大功(gong)率(瓦(wa)級(ji)(ji)(ji)(ji))應用(yong)中，常(chang)常(chang)采(cai)用(yong)級(ji)(ji)(ji)(ji)聯的(de)方式，比如兩級(ji)(ji)(ji)(ji)或者三(san)級(ji)(ji)(ji)(ji)放(fang)大。之所以(yi)采(cai)用(yong)級(ji)(ji)(ji)(ji)聯的(de)方式，是因為在(zai)(zai)EDFA的(de)摻(chan)鉺光(guang)(guang)纖(EDF)中插(cha)入(ru)一個光(guang)(guang)隔離器，構成帶光(guang)(guang)隔離器的(de)兩段級(ji)(ji)(ji)(ji)聯EDFA，由于光(guang)(guang)隔離器有效(xiao)地(di)抑制了**段：EDF的(de)反(fan)向(xiang)自發輻射(ASE)，使(shi)其不能進入(ru)**段EDF，減少了泵浦功(gong)率在(zai)(zai)反(fan)向(xiang)ASE上的(de)消耗，使(shi)泵浦光(guang)(guang)子更有效(xiao)地(di)轉換成信號光(guang)(guang)能量，從而可(ke)以(yi)明顯改善EDFA的(de)增(zeng)益、噪(zao)聲系數和輸出功(gong)率等特(te)性。本文采(cai)用(yong)麗級(ji)(ji)(ji)(ji)級(ji)(ji)(ji)(ji)聯放(fang)大，將1～2 mW的(de)1 550 nm光(guang)(guang)信號，經(jing)EDFA放(fang)大到1 W左右。級(ji)(ji)(ji)(ji)聯結構如圖3所示。
光(guang)(guang)(guang)(guang)信(xin)號(hao)(hao)由LD激光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)產生，是已調制的(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)，**級放(fang)(fang)大(da)(da)采用單(dan)包層(ceng)摻鉺光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)，980 nm單(dan)模半(ban)導體(ti)激光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)作(zuo)為泵(beng)浦(pu)源，將(jiang)光(guang)(guang)(guang)(guang)功(gong)率(lv)放(fang)(fang)大(da)(da)到(dao)50 mW附近。**級采用單(dan)模半(ban)導體(ti)激光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)泵(beng)浦(pu)，先將(jiang)光(guang)(guang)(guang)(guang)信(xin)號(hao)(hao)穩定可靠的(de)(de)(de)(de)放(fang)(fang)大(da)(da)到(dao)一定功(gong)率(lv)，保證了整個光(guang)(guang)(guang)(guang)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)完整，又(you)為下(xia)**光(guang)(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)大(da)(da)提供了較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)功(gong)率(lv)基礎。**級采用雙包層(ceng)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)，多模半(ban)導體(ti)激光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)泵(beng)浦(pu)源將(jiang)光(guang)(guang)(guang)(guang)功(gong)率(lv)放(fang)(fang)大(da)(da)到(dao)1 W左(zuo)右。雙包層(ceng)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)纖(xian)(xian)芯比(bi)單(dan)包層(ceng)纖(xian)(xian)芯大(da)(da)，泵(beng)浦(pu)功(gong)率(lv)可以(yi)有效地耦(ou)臺到(dao)纖(xian)(xian)芯中，使(shi)**級光(guang)(guang)(guang)(guang)信(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)輸出功(gong)率(lv)可達到(dao)瓦級。
尊敬的客戶(hu)：
您(nin)好，我司是一支(zhi)技(ji)術力量雄厚的高素質的開發群體，為廣大用戶提供(gong)高品質產品、完整的解決方案(an)和上等的技(ji)術服務公(gong)司。主要(yao)產品有(you)繼電(dian)器、溫控器、光(guang)電(dian)傳感(gan)器等。
本(ben)企業(ye)堅持以(yi)(yi)誠(cheng)信立業(ye)、以(yi)(yi)品(pin)質(zhi)守業(ye)、以(yi)(yi)進(jin)取興業(ye)的(de)宗旨，以(yi)(yi)更堅定的(de)步伐(fa)不斷攀登新的(de)高峰，為民族自動化行業(ye)作出貢獻(xian)，歡迎(ying)新老顧客放(fang)心(xin)選購自己(ji)心(xin)儀的(de)產品(pin)。我們(men)將(jiang)竭誠(cheng)為您服(fu)務！