第06章光放大器
第06章 光放大器
光放大器基本概念·概述一、光电中继器(0-E-0)装置复杂、耗能多、不能同时放大多个波长信道，在WDM系统中复杂性和成本倍增，可实现1R、2R、3R中继光放大器（0-0)二、多波长放大、低成本，只能实现1R中继三、光放大器类型：掺杂光纤放大器(EDFA、PDFA半导体光放大器(SOA)非线性光纤放大器（FRA、FBA光纤参量放大器（FPA）四、发展历程80年代中、后期SOA的研究为主；90年代EDFA获得巨大成功，成为光纤通信系统必不可少的器件
光放大器基本概念 •概述 一、光电中继器（O-E-O） 装置复杂、耗能多、不能同时放大多个波长信道，在WDM 系统中复杂性和成本倍增，可实现1R、2R、3R中继 二、光放大器（O-O） 多波长放大、低成本，只能实现1R中继 三、光放大器类型：掺杂光纤放大器（EDFA、PDFA） 半导体光放大器（SOA） 非线性光纤放大器（FRA、FBA） 光纤参量放大器（FPA） 四、发展历程： 80年代中、后期SOA的研究为主；90年代EDFA获得巨大 成功，成为光纤通信系统必不可少的器件
·基本概念在泵浦能量（电或光）的作用下，实现粒子数反转（非线性光纤放大器除外），然后通过受激辐射实现对入射光的放大。与激光器不同之处在于光放大器没有反馈机制光放大器的增益不仅与信号光的频率有关，而用还依赖于其强度对于均匀展宽的二能级系统，增益系数为：1.0gog(α)=P0.81+(α-00)T2IPsea0.60.4上式可用于讨论放大器的增益带宽、放大倍数、饱和输0.2G(o)出功率等0.0-2-4024归一化失谐
•基本概念 •在泵浦能量（电或光）的作用下，实现粒子数反转（非线性光 纤放大器除外），然后通过受激辐射实现对入射光的放大。与 激光器不同之处在于光放大器没有反馈机制。 •光放大器的增益不仅与信号光的频率有关，而且还依赖于其强度 对于均匀展宽的二能级系统，增益系数为： ( ) ( ) Ps P T g g + − + = 2 2 2 0 0 1 上式可用于讨论放大器的增 益带宽、放大倍数、饱和输 出功率等
、光增益谱宽和放大器带宽小信号下，增益系数随の的改变而按洛伦兹分布变化·增益谱宽：增益系数降至最大值一半处的全宽（FWHIM）Av.元G= Pou / Pi·放大器增益（或放大倍数）I1G()= exp[g(α)L]dpgp·光功率随距离的变化规律二dz·放大器带宽：放大器增益（放大倍数）降至最大放大倍数半处的全宽度(FWHM)In 2AVA=AVgg.L-ln 2
一、光增益谱宽和放大器带宽 •小信号下，增益系数随的改变而按洛伦兹分布变化 •增益谱宽：增益系数降至最大值一半处的全宽（FWHM） 2 1 T g = •放大器增益（或放大倍数）： G = Pout Pin G()= expg()L •放大器带宽：放大器增益（放大倍数）降至最大放大倍数一 半处的全宽度（FWHM） − = ln 2 ln 2 g0 L A g •光功率随距离的变化规律： gP dz dP =
增益饱和与饱和输出功率二、JPG-1outG=G.exp·起因：增益系数与功率的依从关系P,G·饱和输出功率：35放大器增益降至最大GoPonut, ot30小信号增益的一半时的输出功率3dB2520(ep) upd)G, ln 2SaturationPsPregionout15G。-210·最大输出功率5-0-60-50010-40-30-20-10Inputsignalpower (dBm)
二、增益饱和与饱和输出功率 •起因：增益系数与功率的依从关系 − = − s out P P G G G G 1 0 exp •饱和输出功率： 放大器增益降至最大 小信号增益的一半时 的输出功率 s s out P G G P 2 ln 2 0 0 − = •最大输出功率