（掺铒光纤放大器的原理与应用）

波分复用器可分为发端的光合波器。

光合波器用于传输系统的发送端，是种具有多个输入端口和个输出端口的器件，它的每个输入端口输入个预选波长的光信号，输入的不同波长无锡科技职业学院毕业设计论文掺铒光纤放大器的原理与应用的光波由同输出端口输出。

光分波器用于传输系统的接收端，正好与光合波器相反，它具有个输入端口和多个输出端口，将多个不同波长信号分类开来。

光放大器不但可以对光信号进行直接放大，同时还具有实时高增益宽带在线低噪声低损耗的全光放大器，是新代光纤通信系统中必不可少的关键器件。

在目前实用的光纤放大器中主要有掺铒光纤放大器半导体光放大器和光纤拉曼放大器等，其中掺铒光纤放大器以其优越的性能被广泛应用于长距离大容量高速率的光纤通信系统中，作为前置放大器线路放大器功率放大器使用。

光监控信道是为的光传输系统的监控而设立的。

建议优选采用波长，容量为。

靠低速率下高的接收灵敏度优于仍能正常工作。

但必须在之前下光路，而在之后上光路。

在系统中的应用在系统中可以作为前置放大器线路放大器和功率放大器。

作前置放大器时，放在光接收机之前，以提高光接收机的灵敏度，般工作于小信号或线性状态，信号输入功率约。

要求的增益足够高，噪声系数则越小越好。

用作线路放大器时，可以直接插入到光纤传输链路中作为光中继放大器，省去了电中继器的光电光转换过程，直接放大光信号，以补偿传输线路损耗，延长中继距离。

般工作在近饱和区，信号输入功率约。

要求同时具有较高的增益和输出光功率，还应有对其工作状态的实时监控。

作为功率放大器时，装在光发送机之后，对光源发出的光信号进行放大，以补偿无源光器件的损耗和提高发送光功率。

通常工作于深饱和区，要求在保持适中的增益和噪声系数下，能提供尽可能高的输出光功率，必要时可用双泵浦。

系统对的要求为了确保系统的传输质量，系统中使用的应具有足够的带宽平坦的增益低噪声系数和高输出功率。

增益带宽目前，可用增益频谱范围为，增益带宽为左右，可以满足信道的系统。

如果希望进步增大带宽，以利用波长资源，则必无锡科技职业学院毕业设计论文掺铒光纤放大器的原理与应用须开发新型的光放大器。

系统对增益平坦度的要求的增益平坦度是指在整个可用增益的带宽内，最大增益波长点的增益与最小增益波长点的增益之差。

在系统中，要求的越小越好。

般在它的工作波段内存在着定的增益起伏，即不同波长所得到的增益不同。

虽然增益差值不大，但当多个级联应用时，这种增益差值会线性积累，严重时，信号到达接收端后，有些高增益信道的接收光功率过大使接收机过载，而些低增益信道的接收光功率过小而达不到接收机灵敏度。

因此，要使各信道上的增益偏差处于允许范围内，放大器的增益就必须平坦。

使光纤放大器增益平坦的技术有两种途径是增益均衡技术二是光纤技术。

增益均衡技术增益均衡技术是利用损耗特性与放大器的增益波长特性相反的增益均衡器来抵消增益的不均匀性，这种技术的关键在于放大器的增益曲线和均衡器的损耗特性精密吻合，使综合特性平坦。

增益均衡技术可以分为固定式的和动态的。

现阶段实用化的固定式增益平坦技术主要有光纤光栅技术和介质多层薄膜滤波器技术等。

增益均衡用的光纤光栅是种长周期光纤光栅。

其光栅周期般为数百。

通过多个长周期的光栅组合，可以构成具有与增益波长特性相反的增益均衡器。

使用该技术，在的带宽内，可以实现增益偏差在以内的带宽增益平坦的。

动态的增益均衡技术是指动态增益可调的增益平坦滤波器技术，主要有法拉第旋转体型增益可调滤波器技术波导型增益可调型滤波器技术阵列波导型动态增益可调滤波器技术和声光型动态增益可调滤波器技术等。

光纤技术所谓光纤技术是指通过改变光纤材料或者利用不同光纤的组合来改变的特性，从而改善的增益平坦性。

可分为滤波器型和本征型两类。

滤波器型是在中内插无源滤波器将的增益峰降低，或专门设计其透射谱与增益谱相反的光滤波器将增益谱削平，但滤波器型结构工艺都较复杂，附加损耗大，输出功率会减小。

本征型是在中掺入别的杂质如掺铝掺钇或改变基质如氟化物碲化物。

其最大优点是无需制作和引入附加元件。

增益特性的优化技术无锡科技职业学院毕业设计论文掺铒光纤放大器的原理与应用采用放大波段内的增益控制和光谱均衡方法，能取得增益特性优化的良好结果。

的增益控制技术有许多种，典型的有控制泵浦源增益的方法，内部的监测电路通过监测输入和输出功率的比值来控制泵浦源的输出，当输入波长些信号丢失时，输入功率会减小，输出功率和输入功率的比值会增加，通过反馈电路，降低泵浦源的输出功率，保持输出输入增益不变，从而使的总输出功率减少，保持输出信号电平的稳定。

另外，还有饱和波长的方法。

在发送端，除了传输信号的工作波长外，系统还发送另个波长作为饱和波长。

在正常情况下，该波长的输出功率很小，当线路的些信号失去时，饱和波长的输出功率会自动增加，用以补偿丢失的各波长信号的能量，从而保持输出功率和增益保持恒定。

当线路的多波长信号恢复时，饱和波长的输出功率会相应减少，这种方法直接控制饱和波长激光器的输出，速度较控制泵浦源要快些。

④安全要求在些情况下，光放大器的输出功率非常高，可能非常接近光纤安全功率的极限。

因此，对于含有光放大器的系统，安全特别重要。

建议规定单路或合路入纤最大光功率电平为。

对链路切断情况下可能引起的强烈浪涌效应更应加以重视，必须保证系统能够及时关闭泵浦源和系统，以防止对系统造大器，处于合波器之后，用于对合波以后的多个波长信号进行功率提升，然后再进行传输，由于合波后的信号功率般都比较大，所以，对功率放大器的噪声指数增益要求并不是很高，但要求放大后，有比较大的输出功率。

线路放大器，处于功率放大器之后，用于周期性地补偿线路传输损耗，般要求比较小的噪声指数，较大的输出光功率。

前置放大器，处于分波器之前，线路放大器之后，用于信号放大，提高接收机的灵敏度在光信噪比满足要求情况下，较大的输入功率可以压制接收机本身的噪声，提高接收灵敏度，要求噪声指数很小，对输出功率没有太大的要求。

无锡科技职业学院毕业设计论文掺铒光纤放大器的原理与应用中对的主要性能要求为了满足在密集波分复用系统中应用的要求，掺铒光纤放大器的性能和功能上有其特殊的要求，光信号传输后最重要的个指标是光信噪比。

掺铒光纤放大器除了放大输入的光信号之外，还产生噪声，可以等效成个理想的增益为的放大器，和个功率为的噪声源相叠加。

对于个个放大器的级联系统，每级放大器将前级的噪声放大倍，同时叠加上本身产生的噪声，噪声逐级积累，于是，光信噪比将逐级劣化。

光信噪比定义可以看出，可以通过提高每个信道的光功率即提高掺铒光纤放大器的总输出功率来提高光信噪比，也可以通过降低放大了大自发辐射噪声噪声来提高光信噪比对于个段光纤的系统，有个光放大器级联，假设每级放大器都样，每段光纤损耗都等于放大器的增益，那么，终端的放大了的自发辐射噪声可以看出随放大器的级数线性增长，而光纤的损耗是随着光纤长度增长呈指数增长，根据假设，放大器的增益正好补偿光纤损耗，可以得出以下结论不变时，降低中继长度即降低掺铒光纤放大器增益，增加中继个数即增加掺铒光纤放大器级联个数，要比增加中继长度，减少中继个数传输更远的距离。

换个角度说，传输距离相同的情况下，降低中继长度，增加中继个数，要比增加中继长度，减少中继个数时有较小的，即提高了接收端光信噪比。

另外，在系统设计中，除了选择中继距离外，选用噪声指数小的掺铒光纤放大器也是提高光信噪比的种有效的方法。

在密集波分复用系统中为了容纳更多的信道，提高系统容量，有两种方法种是降低信道的间隔另种是拓展掺铒光纤放大器的工作波长范围。

在拓展工作波长范围的同时，还必须保证在工作波长范围增益平坦，因为掺铒光纤放大器是级联使用的，每级小的不平坦，在多级级联后，就会变得很不平坦，造成在线路终端的各个信道功率差别太大。

掺铒光纤放大器的增益特性是小输入光信号增益大，大输入光信号时增益小，在密集波分复用系统中，如果不对线路光纤放大器的增益进行控制的话，那么，在输入信道少时小输入光信号的增益要比输入信道多时大输入光信号增益大，这会造成输入信道少时，每个信道输出功率大，在极端情况下，只有个输入信道，那么，就有可能造成输出光信号足够大，在光纤传输中产生非线性无锡科技职业学院毕业设计论文掺铒光纤放大器的原理与应用失真。

因此，线路放大器必须具有增益锁定功能，保证在输入是大信号和小信号时，增益都是样的，即每个信道的输出光功率在输入信道增减时都保持恒定。

无锡科技职业学院毕业设计论文掺铒光纤放大器的原理与应用第四章总结光纤通信已成为当今信息社会不可缺少的神经系统，而光源作为光纤通信系统的核心技术，其理论和实验方面的研究有着十分重要的意义。

以掺铒光纤为主要核心的掺铒光纤放大器和掺铒光纤光源自年以来直是光纤通信领域的研究热点。

现在已经商用化的高浓度掺铒光纤很多，而且近几年的价格下降较快。

波段光源已经非常成熟化，目前主要的研究波段和波段的宽带光源。

而且未来的光纤光源是以更高功率，更宽更平坦光谱，超连续多波长的方向发展。

论文主要利用实验室的现有条件，围绕宽掺铒光纤放大器进行了些理论和实验研究。

在本论文中，主要完成了以下工作概要介绍了掺铒光纤放大器的研究背景，包括掺铒光纤放大器的特点应用发展前景以及研究的必要性。

对掺铒光纤放大器研制过程中的主要光电器件从原理及性能等方面作了系统的描述。

主要包括掺铒光纤的基本概念及参数，铒离子能级间跃迁原理，掺铒光纤的熔接问题结合实际应用研究了抽运激光二极管的使用结构使用注意事项等阐明了光纤波分复用器的原理。

运用的理论分析，介绍了掺铒光纤放大器的基本原理，同时在此基础上，对掺铒光纤放大器的参数进行了详细的介绍。

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