WDM系統(tǒng)中EDFA特性的研究.pdf

1、自1978年第一個(gè)光纖通信實(shí)驗(yàn)開始，光纖通信技術(shù)逐步投入了商用，距今己經(jīng)歷了20多年。光通信的單信道速率也從當(dāng)時(shí)的45Mbit/s發(fā)展到現(xiàn)在的40Gbit/s。隨著各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)傳輸帶寬需求的不斷增長(zhǎng)，如何利用現(xiàn)有的光纖傳輸系統(tǒng)，進(jìn)一步提高通信容量，滿足日益膨脹的需求，己成為光通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。 采用波分復(fù)用(WDM)技術(shù)能夠大幅度提高系統(tǒng)的傳輸容量，所以近年來波分復(fù)用加摻鉺光纖放大器(WDM+EDFA)技術(shù)已經(jīng)成為高速率、大

2、容量光纖通信系統(tǒng)發(fā)展的主流。但是在長(zhǎng)距離、高速波分復(fù)用系統(tǒng)中級(jí)聯(lián)使用EDFA還面臨著一些問題： (1) 帶寬問題，傳統(tǒng)的C帶(1530nm～1565nm)帶寬已不能夠滿足WDM系統(tǒng)傳輸容量的要求，需要進(jìn)一步拓展。(2) 增益平坦問題，由于EDFA中工作物質(zhì)鉺離子能級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，EDFA對(duì)光信號(hào)的放大特性也有其固有的缺陷：EDFA對(duì)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)的增益并不完全相同，即其增益譜不平坦，因此一組強(qiáng)度相同的光信號(hào)經(jīng)過放大后強(qiáng)度會(huì)有所不同而產(chǎn)生

3、偏差。光信號(hào)經(jīng)級(jí)聯(lián)放大后這種偏差不斷積累，最終導(dǎo)致光信號(hào)失真，誤碼率增高。(3)增益箝制問題，這是由網(wǎng)絡(luò)管理(如WDM信道的上下線、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、設(shè)備升級(jí)和保護(hù)開關(guān)等)所引起的。由于在WDM系統(tǒng)中，各個(gè)信道共用光有源器件(如EDFA)，對(duì)某一信道的網(wǎng)絡(luò)操作有可能影響其它信道的功率和噪聲特性。為了減少這種影響，EDFA的自動(dòng)增益控制(AGC)極其重要。本文圍繞上述問題進(jìn)行了理論方面的研究，以期對(duì)EDFA在WDM系統(tǒng)中的應(yīng)用有一個(gè)理論上的指導(dǎo)。

4、 本論文首先較全面的介紹了在光通信領(lǐng)域中應(yīng)用的各種光放大器，重點(diǎn)講述了EDFA的發(fā)展歷史和近年來的研究進(jìn)展。其次對(duì)現(xiàn)有的EDFA模型進(jìn)行了較為詳細(xì)的理論研究，重點(diǎn)推導(dǎo)了應(yīng)用最為廣泛的Saleh和Giles模型。然后基于Giles模型，運(yùn)用打靶法對(duì)C波段和L波段EDFA進(jìn)行了數(shù)值模擬和結(jié)果分析，并研究了 L-EDFA 本征平坦增益特性，確定了形成平坦增益的最佳粒子數(shù)反轉(zhuǎn)條件(～40％)。利用 EDFA 前端加入一個(gè)光纖環(huán)行鏡(FL