《掺铒光纤放大器在通信网中的应用课程设计 2015年6月20日》由会员分享，可在线阅读，更多相关《掺铒光纤放大器在通信网中的应用课程设计 2015年6月20日（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 光纤通信课程设计题目：掺铒光纤放大器在通信网中的应用院（系）名称 专 业 班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 2015 年 6 月 20 日摘摘 要要光纤通信，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。光放大器的问世不仅解决了光的衰减对光信号传输距离的限制，而且在光纤通信中引起一场技术革命，其性能的优劣直接影响到网络通信的容量和质量。掺铒光纤放大器是将来很长一段时间内光纤通信系统中最具实用价值的无源光器件之一，掺铒光纤放大器及相关技术的迅速实用化和商业
2、化，标志着一个以光纤放大器为支撑的光通信技术产业化时代的到来，将在未来“信息高速公路”的建设中发挥重要作用。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，进而深入剖析了 EDFA 工作机理。本文的重点在于在熟悉 EDFA 光放大机理和工作原理的前提下，运用 OptiSystem 软件构造研究 EDFA 特性的系统电路图，然后对 EDFA 电路图进行数据模拟仿真，进而得到仿真图，通过图形来研究分析 EDFA 的特性。关键字：关键字：光纤通信，光放大器，掺铒光纤放大器，OptiSystem 仿真目录1 绪论绪
3、论.11.1 概述.11.2 掺铒光放大器的发展及介绍.11.3 EDFA 的优缺点.22 EDFA 的工作原理及应用的工作原理及应用.42.1 EDFA 光放大机理.42.2 EDFA 的工作原理.72.3 EDFA 结构和泵浦方式.72.3.1 同向泵浦.82.3.2 反向泵浦.82.3.3 双向泵浦.92.4 EDFA 的主要应用.92.4.1 EDFA 作为前置放大器.92.4.2 EDFA 作为功率放大器.102.4.3 EDFA 作为光中继器.103 EDFA 的工作特性分析的工作特性分析.113.1 EDFA 的主要工作特性参数.113.1.1 功率增益.113.1.2 输出饱和
4、功率.133.1.3 噪声系数.133.2 EDFA 性能的定性分析.144 基于基于 OptiSystem 的的 EDFA 仿真仿真.164.1 掺铒光纤放大器在通信网中瑞利散射效应的仿真.164.1.1 仿真系统电路图布局.164.1.2 仿真参数设置及结果分析.174.2 掺铒光纤放大器增益对波分复用光波系统的仿真.234.2.1 仿真系统电路图布局.234.2.2 仿真参数设置及结果分析.245 结论结论.26致谢致谢.27参考文献参考文献.2801 绪论绪论1.1 概述概述如今用光纤来传递信息已成为非常重要的信息传递方式。在光纤通信系统中光放大又是一个非常重要的环节。光放大器是可将微
5、弱的光信号直接进行光放大的器件。它的出现使光纤通信技术产生了质的飞跃；它使光波分复用技术，光孤子通信技术迅速成熟并得于商用，同时他为未来的全光通信网奠定了扎实的基础，成为现代和未来光纤通信系统中不可少的重要器件。在光放大器，尤其是掺铒光纤放大器（EDFA）的研制成功使光纤通讯技术产生了革命性的变化：用相对简单廉价的光放大器代替长距离光纤通信系统中传统使用的复杂昂贵的光电光混合式中继器，从而可实现比特率及调制格式的透明传输，尤其是和 WDM 技术的珠联璧合，奠定了向未来的全光通信发展的基础。EDFA 是目前光放大器市场的主流品种，在 DWDM 系统、接入网和有线电视领域得到广泛应用，在 CATV
6、 系统中通常作为功率放大器以提高发射机的功率，使发射机覆盖的用户数大大增加，也可作为光纤线路的中继放大器，以补偿光分路器及线路损耗，使传输距离大大增加。光纤放大器与其他放大器比较，具有输出功率大、增益高、工作带宽宽、与偏振无关、噪声指数低、放大特性与系统比特率、数据格式无关等特点，它已成为新一代光通信系统的关键器件之一。1.2 掺铒光放大器的发展及介绍掺铒光放大器的发展及介绍掺铒光纤放大器(EDFA)，即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子 Er3 + 的光信号放大器。是 1985 年英国南安普顿大学首先研制成功的光放大器，它是光纤通信中最伟大的发明之一。掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒
7、(Er)离子的光纤，它是掺铒光纤放大器的核心。从 20 世纪 80 年代后期开始，掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大的突破。在 1999 年，分子光电公司和蒂1姆光子学公司制成首件掺饵波导放大器产品。极大地增加了光纤通信的容量成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。石英光纤掺稀土元素(如 Nd、Er、Pr、Tm 等)后可构成多能级的激光系统，在泵浦光作用下使输入信号光直接放大。提供合适的反馈后则构成光纤激光器。掺 Nd 光纤放大器的工作波长为 1060nm 及 1330nm，由于偏离光纤通信最佳宿口及其他一些原因，其发展及应用受到限制。EDFA 及 PDFA 的工作波长分别处于光纤通信的最低损耗(1550nm)及零色散波长(1300nm)窗口，TDFA 工作在S 波段，都非常适合于光纤通信系统应用。尤其是 EDFA，发展最为迅速，已实用化在掺铒光纤发展的基础上，不断出现许多新型光纤放大器，例如，以掺铒光纤为基础的双带光纤放大器(
