外文翻译--增益平坦掺铒光纤放大器中均匀信号强度造成的光谱烧孔效应(中文)
中文译文：增益平坦掺铒光纤放大器中均匀信号强度造成的光谱烧孔效应由于对光纤通讯带宽数据传输速率进行广泛提升这一需求的不断增加，更进一步促进了科学和工业的高容量波分复用系统的发展。
这可以实现利用宽带掺铒光纤放大器的属性，覆盖1.5μm的最低衰减电信窗口。
然而，波分复用系统却严格依赖于光纤放大器的增益特性。
在设计用于WDM长途通信设备中，保持放大器的增益均匀性是很困难的。
要解决这个问题，光学过滤器的研发就能确保操作的一致性。
先前已表明，在C波段EDFA涵盖32纳米的带宽，是在相关增益谱波长±0.75分贝的范围内生成。
这些特点仅限于增益均衡筛选在腔内进行。
即使原始增益功能在早期设计上完全平衡，但增益形状仍然可能发生变化。
这是由于强光能的存在导致光谱烧孔的发生。
这会降低放大器效能从而产生不必要的非线性效应。
光谱烧孔对1530nm左右较短波长范围的影响与长波相比更大。
据先前研究的记录，0.1dB的孔深度是在1545-1560nm波长域中的4-dB增益压缩中产生。
一些研究人员还发现，光谱孔深度和宽度都是取决于饱和信号波长的强度。
先前的研究还发现光谱烧孔的形状是复杂的，因此无法以一个简单的高斯分布为特性。
结论是，对于先前光谱烧孔物理背景构造的更进一步阐述已经有了一些进展。
激光增益光纤放大器通常取决于由泵波长而决定的粒子数反转率的大小。
然而，由于传入功率和相应信号波长下光谱剖面的光谱性质的相关性，这一说法并不一定准确。
因此，其他的一些局部方差必须介入增益均衡中。
据我们所知，还未有研究涉及到增益平坦带宽中均匀信号强度的影响。
因此，本文我们研究在光纤放大器的四个阶段中由于相同波分复用信号强度分布而引起的光谱烧孔效应。
分析得到的结果和数学解释都能使我们进一步了解光谱烧孔现象的基本物理特性。
增益平坦光纤放大器实验步骤如图1（a）所示。
波长范围在1529到1564nm之间时，光纤放大器的增益带宽为35nm。
如参考数据【15】，此步骤包括光纤放大器的四个阶段（光纤放大器#1，#2，#3，#4），其中包括放大器元素之间的3个嵌入式光学器件。
这些光纤设备包括一个色散补偿模块，一个可变光衰减器和一个增益均衡筛选器。
DMC是用来抵消色散光纤中会影响信号质量的非线性效应。
其中10分贝的最大损耗对于实现放大器中独立波长的增益光谱尤为重要。
同时，可变光衰减器的使用可将增益操作值由15调整到30dB。
此外，增益均衡筛选器的使用能在±0.75dB范围内保持一个均衡的增益水平。
如图1b所示，筛选器中的光谱传输旨在满足997nm的粒子数反转率。
由图可看出，增益更高的波段则损耗更大。
此光谱曲线中观察到的两个最低谷代表了最大损耗在1530nm和1557nm时分别为8分贝和11分贝。
如图1b所示，目标增益均衡筛选曲线能在EDFA四个阶段出现超出预计波长范围的平坦增益的设计阶段时获得。
视目标GEF曲线为参考数据，GEF误差函数是通过比较这两个GEF曲线而获得的。
然后，这个误差函数则作为基准去衡量光谱烧孔对WDM信号的影响。
EDFA#1，#2，#3的泵源需977nm。
然而，EDFA#4则需在1480nm处由两个激光器泵入，以达到23dB的输出功率。
因为其距信号更近，后者泵波长1480nm也包括对提高功率转换效率有更好的支持。
试验期间，同时控制泵的大小以促进平坦增益操作。
40个波分复用信道的输入由一个多用转接器连接，留有100GHz的间距。
在GF-EDFA之前，总输入量由另一个放大器（VOA）调节。
在这种情况下，增益的测量是通过使用光学频谱分析仪来完成的。
在这项研究开始时，输入信号强度（40个信道中）是在-26到-11dBm的动态范围中决定的（弱信号强度）。
这一系列相应的30到15分贝的增益是由可变光衰减器从0调整至15dB而产生的。
同时控制泵激光从而使总输出功率一直保持在4dBm。
在整个的过程中，维持977nm的泵源确保EDFA#1#2#3粒子数反转率固定在2n。
放大器中均匀增益光谱的预计与参考【14】【16】中提供的理论描述一致。
表 2 所描述的规范化增益是基于测量各种不同信号强度情况下目标增益值的不同而得出的。
GEF 误差函数也同样作为基准来衡量类似增益水平。
一般来说，增益形式的趋势与误差函数是非常一致的，其中输出形状也符合这一特性导致的直线。
对于波长超过1532nm的，这点是确定的，此处可得到预期的均等增益水平，如表2. 相比之下，偏离了误差函数的增益曲线显示了小幅的增长。
波长小于1532nm处可观测到大约0.6dB 的小幅增益失真。
误差与更长波长产生时的形式类似，与每次输入功率水平相似。
这主要源于设计过程中与实际执行过程中GEF 传输剖面谱相关的损耗的差异。
为了进一步研究在不同波长下这一物理问题的情况，将使用跟高的功率进行另一个实验。
增益由30-15dB ，输入信号强度相应由-7dBm 调整到8dBm 。
之后调整泵激光以稳定23dBm 的输出功率，实验结果如表3。
如图2 完全类比图所示，在较短波长区域（λs≤1532nm ）处再次观察到的增益增量。
然而，不断的增强值更为重要，也与信号强度存在差异。
我们认为这一效应的产生是源于光谱烧孔（SHB [11,17]）。
因而需要通过介绍新的变量)(2i n ，而非2n ，来更进一步分析这一现象，从而进入激光增益。
基于同质化模型，)(2i n 表示亚稳态水平下的平均分级粒子数。
将此包含入内，信号波长为()S G λ的激光增益可转换为如下：()S G λ()⎣⎦∑-+=i pop i i i i g n .*)(2αα , ()1 这里)(2i n =)()(2i tot i N N 包含了活跃水平下平均粒子数密度间的比率)(2i N 和基态与高能级的总粒子数)(i tot N 。
i pop .表示的是基态与激发态的总离子数，这里的数量可能由一个亚稳态的转变而变为另一个。
因此，这些参数的上标i 代表了一个子粒子向另一个的转变。
其他包括*i g 和i α的光谱特性分别为排放和吸收系数。
如以上所述： )()()lg(10)()(*S i e i tot S i N e g λσλΓ= ()a 2)()()lg(10)()(S i a i tot S i N e λσλαΓ= ()b 2这里，)(S λΓ是光模密度和掺铒分布的重叠因素，)(i e σ和)(i a σ的横剖面分别表示排放和吸收的部分。
然而，通过在会导致增益失真的输出增益光谱中使用光谱烧孔效应，能将一些新的特性能够引入)(2i n 中。
粒子i 的反转率可表示为： )(2i n ()),(,z n z n S SH B P ave λλ∆+= ()3 这里()z n P ave ,λ表示由泵波长P λ影响下的粒子z 的平均粒子反转数率，),(z n S SHB λ∆是由光谱烧孔效应引发的反转数率。
后面的这个因素意味着对信号波长S λ和粒子z 的依存。
对于信号波长大于1532nm 的，),(z n S SH B λ∆为0，那么公式（3）变为()z n n P ave i ,)(2λ=。
977nm 的泵源在整个评估的运用保证了粒子z 的粒子数反转率在缺少光谱烧孔效应的情况下也能保持在()z n P ave ,λ，如参考[4]所示。
然而，对于波长小于1532nm 的，),(z n S SH B λ∆是一个有限值，)(2i n 由表现在公式（3）中的两种因素构成。
这个理论研究表明，表3中短波S λ增益的动态变化)(S G λ∆是由),(z n S SH B λ∆引发的，这在公式（1）中有所体现。
相反，增益线对增益均衡筛选器误差函数的依附意味着较长波长范围内（S λ≥1532 nm ）存在平坦增益光谱。
这些都能在构成公式（1）（2）的光谱因素的作用中找到解释，()S G λ ∝ ⎣⎦)()()()(2i a i a i e i n σσσ-+。
与较长波长相比，较短波长时⎣⎦)()(i a i e σσ+的最大值包括了增益光谱中显著的光谱烧孔效应，如表（3）所示。
在分析中，我们详细研究了前两次实验的结果。
在特定信号波长S λ时，弱信号强度与高信号强度最小值与最大值的差异分别在表（2）和表（3）中表明。
之后比对后，绘制表（4），其中小功率下的增益波动作为主要参考。
由于我们的研究针对的是高功率下的光谱烧孔的重要性，因此我们没有在中等功率水平情况下做实验，如表（3）。
此外，其他功率下增益调幅的定位可从表（4）所体现的光谱特性中计算出来。
在这种情况下，弱信号强度在C 波段只对输出谱最大0.15dB 的范围内产生有限影响。
当信号波长长于1535nm 的高信号强度时，也观测到了同样的结果。
另一方面来说，S λ约在1530nm 时，能够测量到0.87dB 的最大增益变化。
这些都表明，光功率密度能严重影响增益动态，光功率密度中光谱烧孔效应与信号强度提升成正比，如表（3）所示。
这些机能可在激光过程中得到解释，此过程中更多的活跃状态下的粒子数反转大幅削减至基态，同时输入信号强度增加。
随着更多光子的产生，发射横剖面)(i e σ的数量增加。
如())(i e S G σλ∝导致输出增益的扩大。
通过这些测验可预测而出，中等信号强度时，增益变化是在较短波长(S λ≤1535 nm )的弱信号和高信号强度中发展的。
然而，较长波下所有信号强度都能获得平均增益形状。
通过使用数学建模与试验中获得的模拟光谱烧孔高度的结果相比较，我们还需进一步加强测评。
这项研究中，我们观测了在设置有增益均衡筛选器的光纤放大器的增益输出中光谱烧孔效应的存在。
这项物理实验通过大量波长小于1532nm 的光谱高度实现，这与横剖面属性（)()(i ai e σσ+）的最大值的总和相对应。
这个现象的理论推导通过在激光增益公式中引入一个新的变量)(2i n 而实现，而非2n 。
)(2i n 由()z n P ave ,λ和()z n S SHB ,λ∆构成，是阐明EDFA 在C 波段中增益行为的主要标准。
然而，在扩展波长（S λ≥1532 nm ）中，增益形式遵循GEF 误差函数的特性，这就意味着平稳的增益水平操作。
当信号强度增到一个更高值时，更可观的增益动力()S G λ∆就会在较短波S λ处产生。
由于更多的粒子转为光子，这表示了增益增加与传入信号强度之间的的比例。
这导致了排放横剖面)(i e σ的增大，由此证明了输出增量。
在放大多个信道的同时必须要通过在信号波长小于1532nm 的增添附加损耗，考虑到光谱烧孔效应。
这项研究得到了马来西亚高等教育部和马来西亚博特拉大学博士后研究基金计划的支持。
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掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理
掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理随着广播电视传输技术的飞速发展，有线电视干线传输模式从同轴电缆时代走向光缆时代，光波长从1310nm时代走向l550nm时代。
1550nm传输系统以其低损耗、传输距离远、资金投入低廉等优点．在日前的有线电视传输系统中得以广泛使用。
而1550nm传输系统中使用最广泛的的核心器件就是掺铒光纤放大器(EDFA)，掌握EDFA 的原理及日常维护技术是当前广播电视技术人员最迫切的任务。
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)光纤放大器以及拉曼放大器等几种。
其中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。
一、掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理1.EDFA基本模型如下图所示，主要由掺铒光纤、泵源、隔离器、合波器、耦合器、探测器及控制电路等部分组成。
其中，掺铒光纤是放大器最基础、关键的器件；泵源的作用是用来向掺铒光纤提供能量，将基态的铒离子(Er3+)激励到高能态，致使粒子数发生反转，从而产生受激辐射，实现对1550nm波段光信号的放大．现在用得最广泛的泵源是980nm的LD;隔离器主要用来防止放大器产生自激振荡：合波器的作用是将泵浦光耦合到掺铒光纤中去：耦合器则是将信号光分出一部分提供给探测器，以便实现对放大器工作状态的实时监控。
2.EDFA的放大原理与雷射产生原理类似，光纤中掺杂的稀土族元素Er(3+)其亚稳态和基态的能量差相当于1550nm光子的能量、当吸收适当波长的泵浦光能量(980nm或1480nm)后，电子会从基态跃迁到能阶较高的激发态，接着释放少量能量转移到较稳定的亚稳态，在泵浦光源足够时铒离子的电子会发生居量反转，即高能阶的亚稳态比能阶低的基态电子数量多。
当适当的光信号通过时，亚稳态电子会发生受激辐射效应，放射出大量同波长光子，但因为存在振动能阶，所以波长不是单一的而是一个范围，典型值为1530nm~1570nm。
光纤通信中需要掌握的英文单词及缩写
光纤通信中常用英文缩写ac alternating current 交变电流AM amplitude modulation 幅度调制APD avalanche photodiode 雪崩二极管ASE amplified spontaneous emission 放大自发辐射ASK amplitude shift keying 幅移键控BER bit error rate 误码率CATV common antenna cable television 有线电视CDM code division multiplexing 码分复用CNR carrier to noise ratio 载噪比CVD chemical vapour deposition 化学汽相沉积CW continuous wave 连续波DBR distributed Bragg reflector 分布布拉格反射DFB distributed feedback 分布反馈dc direct current 直流DCF dispersion compensating fiber 色散补偿光纤DSF dispersion shift fiber 色散位移光纤DIP dual in line package 双列直插EDFA erbium doped fiber amplifier 掺铒光纤激光器FDDI fiber distributed data interface 光纤数据分配接口FP Fabry Perot 法布里—珀罗FWHM full width at half maximum 半高全宽FWM four-wave mixing 四波混频GVD group-velocity dispersion 群速度色散IM/DD intensity modulation with direct detection 强度调制直接探测LED light emitting diode 发光二极管L—I light current 光电关系MCVD Modified chemical vapor deposition 改进的化学汽相沉积MZ mach—Zehnder 马赫泽德NA numerical aperture 数值孔径NF noise figure 噪声指数NRZ non-return to zero 非归零OC optical carrier 光载波OOK on-off keying 开关键控OTDM optical time-division multiplexing 光时分复用OVD outside-vapor deposition 轴外汽相沉积OXC optical cross—connect 光交叉连接PCM pulse—code modulation 脉冲编码调制PDM polarization-division multiplexing 偏振复用PON passive optical network 无源光网络RZ return—to—zero 归零RA raman amplifier 拉曼放大器SBS stimulated Brillouin scattering 受激布里渊散射SCM subcarrier multiplexing 副载波复用SDH synchronous digital hierarchy 同步数字体系SLA/SOA semiconductor laser/optical amplifier 半导体激光器/光放大器SLM single longitudinal mode 单纵模SNR signal-to-noise ratio 信噪比SONET synchronized optical network 同步光网络SRS stimulated Raman scattering 受激拉曼散射TCP/IP transmission control protocol/internet protocol 传输控制协议/ 互联网协议TDM time-division multiplexing 时分复用TW traveling wave 行波VAD vapor-axial epitaxy 轴向汽相沉积VCSEL vertical-cavity surface—emitting laser 垂直腔表面发射激光器VPE vapor-phase epitaxy 汽相沉积WDMA wavelength—division multiple access 波分复用接入系统DWDM dense wavelength division multiplexing/multiplexer密集波分复用/ 器FBG fiber-bragg grating 光纤布拉格光栅AWG arrayed-waveguide grating 阵列波导光栅LD laser diode 激光二极管AOTF acousto optic tunable filter 声光调制器AR coatings antireflection coatings 抗反膜SIOF step index optical fiber 阶跃折射率分布光纤GIOF graded index optical fiber 渐变折射率分布光纤Cross—talk 串音Passive component 无源器件Active component 有源器件Soliton 孤子Jitter 抖动Heterodyne 外差Homodyne 零差Transmitter 发射机Receiver 接收机Transceiver module 收发模块Birefringence 双折射Chirp 啁啾Binary 二进制Chromatic dispersion 色度色散Cladding 包层Jacket 涂层Core cladding interface 纤芯包层界面Gain—guided semiconductor laser 增益导引半导体激光器Index—guide semiconductor laser 折射率半导导引体激光器Threshold 阈值Power penalty 功率代价Dispersion 色散Attenuation 衰减Nonlinear optical effect 非线性效应Polarization 偏振Double heterojunction 双异质结Electron—hole recombination 电子空穴复合Linewidth 线宽Preamplifer 前置放大器Inline amplifier 在线放大器Power amplifier 功率放大器Extinction ratio 消光比Eye diagram 眼图Fermi level 费米能级Multimode fiber 多模光纤Block diagram 原理图Quantum limited 量子极限Intermode dispersion 模间色散Intramode dispersion 模内色散Filter 滤波器Directional coupler 定向耦合器Isolator 隔离器Circulator 环形器Detector 探测器Laser 激光器Polarization controller 偏振控制器Attenuator 衰减器Modulator 调制器Optical switch 光开关Lowpass filter 低通滤波器Highpass filter 高通滤波器Bandpass filter 带通滤波器Longitudinal mode 纵模Transverse mode 横模Lateral mode 侧模Sensitivity 灵敏度Quantum efficiency 量子效率White noise 白噪声Responsibility 响应度Waveguide dispersion 波导色散Zero-dispersion wavelength 零色散波长Free spectral range 自由光谱范围Surface emitting LED 表面发射LEDEdge emitting LED 边发射LEDThermal noise 热噪声Quantum limit 量子极限Sensitivity degradation 灵敏度劣化Intensity noise 强度噪声Timing jitter 时间抖动Packaging 封装Maxwell’s equations 麦克斯韦方程组Material dispersion 材料色散Rayleigh scattering 瑞利散射Nonradiative recombination 非辐射复合Driving circuit 驱动电路Sketch 绘图Splice 接续r efractive index 折射率cladding 包层modal distortion 模式畸变GRIN fibers 渐变折射率光纤Multimode 多模SI fibers 阶跃折射率光纤Spontaneous emission 自发辐射APD 雪崩光电二极管Sensitivity 灵敏度statistical law 统计规律threshold current 阈值电流forward biased 正向偏置reverse biased 反向偏置Edge emitting LED 边发射二极管Surface emitting LED 面发射二极管Lambertian pattern 朗伯型Visible 可见infrared 红外ultraviolet 紫外carrier 载波resonant 谐振F—P Lasers 法布里—珀罗激光器longitudinal modes 纵模transverse modes 横模Population inversion 离子数反转Stimulated emission 受激辐射Positive feedback正反馈excess lose 额外损耗splice 接续depletion region 耗尽层transit time 渡越时间response time 响应时间attenuation 衰减scattering 散射bandgap 能带间隙cutoff wavelength 截止波长star couplers 星型耦合器fiber Bragg grating 光纤布拉格光栅fiber optical isolator 光纤隔离器switches 光开关linearly polarized 线偏振circularly polarized 圆偏振unpolarized 非偏振WDM 波分复用Photodetector 光探测器Photon 光子EDF, Erbium Doped Fiber 掺铒光纤EDFA 掺铒光纤放大器energy level diagram 能级图electroabsorption modulator 电吸收调制器external modulation 外调制internal modulation 内调制quantum efficiency 量子效率slope efficiency 斜率效率pump wavelength 泵浦波长spectral width 谱宽silica fibers 石英光纤V ：归一化频率source linewidth 光源线宽optic bandwidth 光带宽electrical bandwidth. 电带宽chirp 啁啾analog modulation 模拟调制digital modulation 数字调制transparent windows 透光窗口attenuation coefficient 衰减系数SNR, signal—to-noise ratio 信噪比noise figure 噪声指数responsivity 响应度。
掺铒光纤放大器在现代光纤通信系统中的应用
掺铒光纤放大器在现代光纤通信系统中的应用作者:厥类摘要光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
光纤通信具有通信容量大、传输速率高、使用寿命长,等诸多特点。
因而得到了普遍的应运，其中光放大器是光纤系统中的重要组成部分。
光纤放大器（OpticalFiberAmpler，简写OFA）是指运用于光纤通信线路中，实现信号放大的一种新型全光放大器。
本论文介绍了掺铒光纤放大器的相关理论。
首先对掺铒光纤放大器的历史进行大致的简介，以及对光放大器的种类和掺铒光纤放大器工作原理进行了介绍。
重点关注了掺铒光纤放大器在现代光纤通信系统中的应运。
关键字：光纤光纤通信掺铒光纤放大器应运AbstractOptical Fiber Communication, is the use of optical fiber to transmit light waves carry information in order to achieve the purpose of communication. Large capacity optical fiber communication with the communication, transmission rate, long life and many other features. And so it generally should be shipped, in which optical fiber amplifier is an important component of the system. Fiber amplifier is used in optical fiber communication lines. A new type of signal amplification to achieve all-optical amplifiers.This paper describes the erbium-doped fiber amplifier theories. First, erbium-doped fiber amplifier general introduction to the history and types of optical amplifiers and erbium-doped fiber amplifier operating principle was introduced. Focus on the erbium-doped fiber amplifier in a modern optical fiber communication system should be shipped.Keywords:Fiber Optical Fiber Communication Erbium-doped fiberamplifier Should be shipped前言人类传播信息方式是多种多样的。
掺饵光纤放大器
掺饵光纤放大器物电学院08电子一班侯进：200840620110概论光纤通信中采用光纤来传输光信号，一般它受到两方面的限制:损耗和色散。
就损耗而言，目前光纤损耗的典型值在1.3μm波段为0.35dB/km，在1.55μm波段为0.20dB/km。
由光纤损耗限制的光纤无中继传输距离为50-100km. 90年代初期EDFA的研制成功，打破了光纤通信传输距离受光纤损耗的限制，使全光通信距离延长至几千公里，给光纤通信带来了深刻的变化。
一般，光放大器都由增益介质、泵源、输入输出耦合结构组成。
根据增益介质的不同，目前主要有两类放大器，一类采用活性介质，如半导体材料和掺稀土元素的光纤。
掺稀土光放大器，是在光纤芯层中掺入极小浓度的稀土元素，如饵、谱或铥等离子制作出相应的掺饵、掺镨或掺铥光纤。
光纤中掺杂离子在受到泵浦光激励后跃迁到亚稳定的高激发态，在信号光诱导下，产生受激辐射，形成对信号光的相干放大。
主要有: 掺铒光纤放大器（EDFA－Erbium Doped Fiber Amplifier）、掺镨光纤放大器 (PDFA- Praseodymium Doped Fiber Amplifier) 和掺铥光纤放大器 (TDFA- Thulium Doped Fiber Amplifier) 等；另一类基于光纤的非线性效应，利用光纤的非线性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，将产生受激喇曼散射(SRS- Stimulated Raman Scattering)或受激布里渊散射(SBS-Stimulated Brillouin Scattering)，形成对信号光的相干放大，如光纤喇曼放大器(FRA－Fiber Raman Amplifier)和光纤布里渊放大器(FBA- Fiber Brillouin Amplifier)。
本文仅对EDFA作相应的讨论。
一、铒离子的电子能级图----铒(E r)是一种稀土元素(属于镧系元素),原子序数是68,原子量为167.3。
掺铒光纤放大器增益平坦度分析及优化
掺铒光纤放大器增益平坦度分析及优化作者：徐杰，张静来源：《科技视界》 2015年第30期徐杰张静（安徽邮电职业技术学院，安徽合肥 230031）【摘要】EDFA的增益平坦度具有波长依赖性，所以当用于WDM系统时，对不同波长的增益将有所差异。
在本文中，列举了一个关于EDFA的增益平坦度优化的例子。
通过优化光纤长度和泵浦功率，可以使掺铒光纤放大器的增益平坦。
从而满足WDM系统对增益平坦度和输出功率的要求。
【关键词】WDM；EDFA；增益平坦度0 引言掺铒光纤放大器（EDFA）在光纤通信中主要作用是延长通信中继距离，放置于中继站上，用来完成双向传输的光信号放大，延伸无电中继的传输距离。
EDFA的工作波长在1530~1565nm范围，与光纤的最低损耗窗口一致。
波分复用（WDM）技术即指密集波分复用（DWDM），主要是实现1550nm附近光波的复用，应用的主要光纤放大器即掺铒光纤放大器。
当EDFA与WDM技术结合时，可实现超大容量、超长距离传输。
在实现一个应用掺铒光纤放大器的WDM系统时，主要困难在于，EDFA增益谱的波长依赖性[1-3]。
EDFA光谱范围宽，增益谱对波长具有依赖性，在1531nm处存在一增益峰，在1550nm为中心的波段增益较平坦，但是在WDM系统中通过掺铒光纤放大器的级联之后，信道间的信噪比差异会不断增大。
1 优化分析针对EDFA的波长依赖性，目前，已经提出了一些用来纠正这种增益非均匀性的方法，例如使用内部或外部的过滤器，或热降低均匀线展宽的放大器。
但是，这些方法都需要额外的部件，实现起来较复杂。
在文献[4]中提出了一个比较有效的方法，此方法指出，在WDM系统中要满足给定的输入功率和期望的输出功率，可以通过控制光纤的长度和泵浦功率的方法来优化掺铒光纤放大器来实现。
我们这里针对这一方法进行分析。
可以通过一个例子看到如何通过控制光纤的长度和泵浦功率来使掺铒光纤放大器的增益平坦。
使用OptiSystem布局如图1。
掺铒光纤放大器的原理及在密集波分复用系统中的应用
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
掺铒光纤放大器
增益不平坦的成因
掺铒光纤的增益谱不平坦是造成EDFA增益不平坦的根本 原因。纤长L的掺铒光纤放大器增益为： G=exp{[g*n2-a(1-n2)]L} 其中n2是离子反转度，g是铒纤的增益系数，a是铒纤的 吸收系数。由于增益系数和吸收系数是波长的函数，因此 对不同波长的输入光，信号增益是不同的。
Timeline of milestones in optical amplifier development – 2
• 1970 Mass production of quality optical fiber perfected by Corning • 1987 Erbium-doped fibers simultaneously developed at University of Southampton and AT&T • 1989 First EDFA product introduced by Oki Electric • 1989 First SOA product introduced by BT&D Technologies (now Agilent) • 1999 First EDWAs products introduced by MOEC and Teem Photonics • 2001 Raman amplifiers begin wider application
EDFA-BA系列 EDFA-LA系列 EDFA-PA系列 EDFA-TV系列 EDFA-MW系列
通道数 EDFA 控制 形式 波长范围
EDFA-MD系列
EDFA-GW系列 EDFA-GC系列 EDFA-MC系列
文献综述-掺铒光纤放大器(EDFA)的研究与应用
文献综述前言：随着信息业务量的快速增长,语音、数据和图像等业务综合在一起传输,从而对通信带宽的容量提出了更高要求,但是无线电频谱和电缆带宽非常有限,其极限速率只有20Gb/s左右,使得这种综合传输受到了限制,即所谓的“电子瓶颈”。
光作为信息传输的载体带宽可达30THz以上,但是由于量子效应导致光纤线路中各种复用/解复用和光电/电光转换器件处理电信号时仍存在着速率“瓶颈”,限制了信息的传输速率。
进入20世纪90年代,以光波分复用(WDM)为基础的全光通信网(AON)成为人们研究的热点。
目前全光通信的研究还处于起步阶段,许多技术难点需要克服。
虽然光纤放大器不能解决全光通信中所有的技术难点,但是对光纤放大器的研究可以解决全光通信系统中许多关键技术。
掺铒光纤放大器的出现，是光纤通信发展史上的重要里程碑。
克服了传统的光—电—光中继方式导致的通信系统复杂化、效率低、造价高等问题，迅速成为光通信网络中的重要器件，获得了广泛的应用，极大地推动了WDM/DWDM通信系统发展。
WDM/DWDM通信系统的发展，又对EDFA的性能提出了更多的要求，譬如要求光纤放大器具有更大的带宽，智能化的增益控制、功率控制等。
正文：自从有了人类，就有了信息交流和传递的需要。
我国古代的狼烟和烽火可以说是最早的利用光进行信息传递的方式。
随着科技的进步，电话、电报一直到目前连接全球的因特网，通信技术，特别是近代通信技术，经历了一个从低频到高频，从高频到微波进而到达光频的演变过程。
通信技术在人类社会起到了越来越大的作用，成为这个信息时代的支柱技术。
光纤通信技术的诞生和发展是电信史上的一次重要革命，二十多年以来，在经历了三代进化之后，它正以超摩尔定律的速度向前发展。
目前世界上80％以上的信息是通过光纤传送的，未来的传送网必然是建立在光纤通信技术之上的。
近年来，信息和通信技术的飞速发展，光纤放大器的研究和发展又进一步扩大了增益带宽，将光纤通信系统推向了高速率、大容量、长距离方向发展。
掺铒光纤放大器
特点：光路简单，电路控制灵活性强
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均衡EDFA的工作原理— 增益锁定
隔离器
泵浦源
掺铒光纤
信号输入
可调滤波器 可调衰减器
激光箝制放大器（光控）
隔离器 信号输出
环形腔结构
LD PUMP
ISO
WDM
Input Signal
Grating 1
EDF
ISO
Grating 2
Output Signal
特点：完全自动， 精确度高
增益谱的形状随信号功率而变，在有信道上、下的动 态情况下，失衡情况更加严重
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WDM+EDFA系统的均衡技术—立足EDFA
立足于EDFA的均衡功能的开发 • 采用新型宽谱带掺杂光纤：
掺铒氟化物光纤（30nm)； 高掺铝的铒铝共掺光纤（17nm）；
• 采用与掺杂光纤增益谱反对称的滤波器；
只能适应静态情况的平坦，当信道功率变化时仍不能保持平坦
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长波段（L-band）掺铒光纤放大器
30
k
g
*k
/
h k
14
掺铒光纤放大器的基本理论模型(4)
增益：
G
exp
L 0
g
*
n2 nt
n1
nt
dz
增益的大小和谱分布由粒子数反转水平及掺铒光纤长度决定
噪声系数：
NF
10log10
SNRin SNRout
10 log10
2nsph G 1 ase
hG ase
10 log10
Pase
什么是掺铒光纤放大器
电子轨道 电子能级 跃迁
辐射跃迁（发光） 非辐射跃迁（不发光） 受激吸收（光泵浦） 受激辐射（光放大） 自发辐射（产生噪声） 获得光放大的基本条件：粒子数反转
智能化掺铒光纤放大器(英文)
智能化掺铒光纤放大器(英文)肖石林;曾庆济;王建新;姜淳;杨旭东;刘逢清;朱栩【期刊名称】《光子学报》【年(卷),期】2002(31)7【摘要】介绍一种智能化的掺铒光纤放大器 ( EDFA)技术 .基于掺铒光纤的光放大特性与 EDFA内外部工作参量 (如构成 EDFA的元器件参量、泵浦激光参量、输入/输出光信号参量等 )的关系 ,采用智能化处理技术使 EDFA能按照外界条件 ,自动地调整自身工作状态 ,使之符合应用系统的需要 .智能化掺铒光纤放大技术可以使EDFA的应用更灵活 ,既可用作前置放大 ,也可用作功率放大或线路放大 ,同时还带来一些新的特点和优越性能 .实验制作的智能化 EDFA可以在输入信号小到 -40 d Bm或大到 + 1 0 d Bm即约 5 0 d【总页数】5页(P814-818)【关键词】光通信;光放大;掺铒光纤放大器;智能化;EDFA【作者】肖石林;曾庆济;王建新;姜淳;杨旭东;刘逢清;朱栩【作者单位】上海交通大学宽带光网技术研究开发中心【正文语种】中文【中图分类】TN722.3;TN929.1【相关文献】1.掺铒光纤Sagnac环掺铒光纤放大器增益平坦特性 [J], 刘毅;郭荣荣;易小刚;郑永秋;陈鹏飞2.基于长周期光纤光栅滤波器的掺铒光纤放大器理论和实验研究(英文) [J], 冉曾令;饶云江;罗小东3.长波段掺铒光纤放大器用掺铒光纤的设计考虑 [J], 罗杰;叶培大;伍叔坚;程淑玲4.拉曼光纤放大器(FRA)和掺铒光纤放大器(EDFA)相结合构造宽带放大器 [J], 朱敏;王祥;沈骏;蒋凤仙;李苏明5.光纤布喇格光栅作为增益均衡器的掺铒光纤EDFA放大器(英文) [J], 池灏;赵焕东;曾庆济;肖石林;姜淳;王建新;黄俊因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。