1、2020/8/20,1,光放大器基本知識交流,研發(fā)六部,2020/8/20,2,議題,一些通用的概念 光放大器的價值應(yīng)用分類 EDFA相關(guān)基本概念和基本特性和發(fā)展歷程 Raman 放大器基本概念和基本特性 我們公司的現(xiàn)有EDFA產(chǎn)品 生產(chǎn)能力 光放產(chǎn)品之市場情況 光放產(chǎn)品之器件電路 總結(jié) 推薦閱讀,2020/8/20,3,一些通用的定義,dB，dBm 工程上，很多數(shù)值的變化范圍都和很大，從幾十倍到幾十萬倍都有。采用分貝單位的計(jì)數(shù)方法簡化了計(jì)算和記錄。 RdB=10 log10 Rabsolute R=Ratio 3dB=0.5 引申的功率單位的對數(shù)表示如下： P=power 3dBm=0.5m

2、W,2020/8/20,4,dB和dBm轉(zhuǎn)換舉例：,2020/8/20,5,S/C/L-Band S-band: short-band,14301510nm C-band:conventional-band,15281562nm L-band:long-band:15701605nm EDFA: erbium-doped fiber amplifier SOA：semiconductor optical amplifier Metro/long-haul system Metro system 一般指城域網(wǎng) Long-haul system 一般指干線網(wǎng) DWDM：dense waveleng

3、th division multiplexing 密集波分復(fù)用,2020/8/20,6,光放大器的價值和應(yīng)用,在光通信系統(tǒng)的物理層，可歸納成： 發(fā)射傳輸接收 在長距離傳輸（幾百公里以上）的階段，必須進(jìn)行信號的放大和再生，才能保證接收端的誤碼率的要求 這時，需要兩種東西：Repeaters 和Amplifiers。,2020/8/20,7,Repeaters: 執(zhí)行 光-電-光的轉(zhuǎn)換，重新生成光信號 優(yōu)點(diǎn)：光信號經(jīng)過3R（regeneration,retiming,reshaping）， 信號質(zhì)量高。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 Amplifiers:放大過程不需要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，在光域 內(nèi)完成 優(yōu)

4、點(diǎn)：對不同的碼率和格式透明，成本相對低廉，結(jié)構(gòu)相對 簡單 缺點(diǎn)：會劣化信號，500800km后仍需要repeaters來重生。,2020/8/20,8,光放的簡單應(yīng)用 功率放大器 Booster/power amplification 中繼 In-line amplification 預(yù)放（也叫前放）Pre-amplification,2020/8/20,9,光放的簡單分類 按使用位置：功率放大器, 中繼（在線）放大器, 前置放大器 按放大介質(zhì)：摻鉺光纖放大器, 喇曼放大器, 布里淵放大器， 半導(dǎo)體光放大器, 線性光放大器 因?yàn)閾姐s光纖放大器使用最廣，一般我們提到的光放多半是指摻鉺光纖放大器,

5、2020/8/20,10,光放大器為光通信系統(tǒng)提供了一種好用、可靠、便宜的光傳輸?shù)姆糯?、中繼方式，降低了系統(tǒng)的成本，提高了系統(tǒng)的性能，極大推動了光通信的發(fā)展,2020/8/20,11,EDFA的基本概念和基本理論和基本特性,光放大器最重要的兩個參數(shù)：增益、噪聲、平坦度（多信道） 增益 比如：輸入功率0.1mW，輸出功率50mW，增益為500倍， 用對數(shù)表示為輸入功率10dBm，輸出功率17dBm， 增益27dB,2020/8/20,12,噪聲 一般用噪聲系數(shù)（Noise figure）來表示： 一般來講，噪聲系數(shù)定義為 NFSNRin/SNRout 平坦度（Gain flatness）：多信道

6、應(yīng)用中最大增益波長的增益和最小增益波長的增益的差 Gain flatnessGainmaxGainmin,2020/8/20,13,EDFA的基本結(jié)構(gòu),所用關(guān)鍵器件：980nm or 1480nm半導(dǎo)體激光器、摻鉺光纖 通過摻鉺光纖，把980nm or 1480nm的泵浦激光轉(zhuǎn)換成和輸入信號的波長、振幅都相同的信號光。 EDFA設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，就是搭配好鉺纖和泵浦光的參數(shù)，使其達(dá)到我們需要的性能指標(biāo),2020/8/20,14,增益特性,1.要想有正增益，泵浦光功率需大于一個值 2.不同長度的鉺纖，在相同泵浦光下，達(dá)到的 增益值不同,2020/8/20,15,1.相同泵浦功率下，不同的鉺纖長度，最大

7、增益有個峰值 2.可據(jù)此通過調(diào)整泵浦功率和鉺纖長度來調(diào)整EDFA到我們需要的工作點(diǎn),2020/8/20,16,噪聲特性,EDFA的噪聲系數(shù)極限 為3dB。 一般為4.06.0dB EDFA的噪聲系數(shù)和 泵浦功率、鉺纖長度有 密切關(guān)系 在輸入功率不變的情況 下，鉺纖越長，噪聲越大 泵浦功率越小，噪聲越大,2020/8/20,17,EDFA增益譜,對于多信道DWDM的應(yīng)用，以上的平坦度約5dB，不符合要求,2020/8/20,18,以上為一個實(shí)際EDFA的增益譜和噪聲譜。其平坦度為0.7dB，噪聲為4.24.7dB之間 對于多信道應(yīng)用的EDFA，其平坦度要求為小于1dB，我們一般可以做到小于0.5

8、dB，噪聲小于4.5dB,2020/8/20,19,EDFA的發(fā)展歷程,六十年代初，對摻稀土元素的光纖的光譜特性的研究 19851986年間，Southampton大學(xué)Payne等人用MCVD方法制成鉺離子摻雜的光纖，1987年，他們用650nm的泵浦光實(shí)現(xiàn)了28dB的1550nm小信號增益 1987年，Bell labs的desurvire等人用514nm的泵浦光實(shí)現(xiàn)22.4dB的小信號增益 1989年，使用1480nm的泵浦光實(shí)現(xiàn)了37dB的小信號增益 1991年，Giles &Desurvire在IEEE雜志Journal of lightwave technology發(fā)表invited

9、 paper：Modeling erbium-doped fiber amplifier，成為EDFA的理論分析基礎(chǔ) 1993年以后，EDFA開始大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用,2020/8/20,20,Raman放大器簡介,Raman光纖放大器是非線形光纖光學(xué)的重要應(yīng)用。，石英光纖具有很寬的受激Raman散射(SRS)增益譜，并在13.2THz附近有一較寬的的主峰。如果一個弱信號與一強(qiáng)泵浦光波同時在光纖中傳輸，并使弱信號置于泵浦光的Raman增益帶寬內(nèi)，弱信號即可得到放大?；赟RS效應(yīng)的放大器就是Raman 光纖放大器。,2020/8/20,21,Raman放大器增益譜,2020/8/20,22,我們公

10、司的現(xiàn)有EDFA產(chǎn)品,1、CATV系統(tǒng)用EDFA 模塊式和機(jī)架式 應(yīng)用：Booster/ In-line/Pre EDFA,2020/8/20,23,主要參數(shù)指標(biāo)：,2020/8/20,24,2、DWDM系統(tǒng)用EDFA 模塊 分純光模塊、帶電模塊 應(yīng)用：Booster/In-line/Pre EDFA,2020/8/20,25,主要參數(shù)指標(biāo)：,2020/8/20,26,3、SDH系統(tǒng)用 EDFA 分純光模塊、帶電模塊、機(jī)架式 應(yīng)用：Booster/In-line /Pre EDFA C-Band or L-Band,2020/8/20,27,主要參數(shù)指標(biāo)：,2020/8/20,28,4、城域網(wǎng)

11、用EDFA 分純光模塊、帶電模塊 帶致冷、無帶致冷 單信道和多信道 一般是Booster EDFA,2020/8/20,29,主要參數(shù)指標(biāo)：,2020/8/20,30,生產(chǎn)能力,現(xiàn)基本上有兩條光路生產(chǎn)線，一條電路生產(chǎn)線，一條測試線，老化箱一臺。 正常情況下，最大生產(chǎn)能力為每天34臺EDFA。,2020/8/20,31,光放大器之市場情況,因?yàn)镋DFA的出現(xiàn)而推動了光通信的發(fā)展?，F(xiàn)在光放大器的制造商很多： 國外：Corning、Lucent(現(xiàn)在的JDSU)等 國內(nèi)：飛通、烽火、中興、華為等等 全球的光放大器的市場還很大，僅國內(nèi)在市場不景氣的2002年就有近3億的市場，估計(jì)2003年將更多。國外

12、市場更大。飛通是1999年開始模擬EDFA的開發(fā)，2001年數(shù)字EDFA開始啟動，現(xiàn)在市場占有率不大，但逐年呈上升趨勢，估計(jì)2004年將有新的突破。 由于前幾年的市場疲軟，給光放大器市場帶來沖擊，今年已有回轉(zhuǎn)趨勢，特別是在模擬EDFA和城域網(wǎng)EDFA已經(jīng)回轉(zhuǎn)。所以光放大器市場前途很好。,2020/8/20,32,光放大器之器件、電路,泵浦激光器 是EDFA的成本最大的器件，現(xiàn)在大約4美金/1mW 一般多信道用帶FBG，單信道用不帶FBG 在低功耗、低成本場合使用無致冷激光器 Bookham,JDSU等大公司 摻鉺纖纖 根據(jù)不同要求，有不同鉺纖型號，為WDM優(yōu)化的，為CATV優(yōu)化的，等 Fibercore，OFS，Lucent等,2020/8/20,33,EDFA之電路 在低成本或低要求場合，用普通單片機(jī)芯片模擬電路完成數(shù)據(jù)采集，激光器驅(qū)動、致冷等功能 在高要求場合，如要求低功耗，或高的瞬態(tài)相應(yīng)時間等，采用DSP作為控制器,2020/8/20,34,總結(jié),關(guān)于光放，要有這兩個概念： 增益（或輸出功率），否則光放這種東西就沒意