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关于光放大器的现状及发展方向简略分析

关于光放大器的现状及发展方向简单剖析-光通信系统中的光信号,经过一定距离或者一些功能器件后,引起的损耗必须进行功率补偿,才能在接收端正确接收。完成这些功率补偿的器件,就是光放大器。最早的光放大器是光电光(OEO)方式,即接收下来的信号光转换成电路信号,经过电路处理,再通过光发射器发射出去。这种形式的放大,受电路器件频带的制约,放大的功率也不大。现在波分复用系统(WDM)中已经基本不用OEO 放大,但在在一些低速的短距离传输中,还有这种应用。后来发展的全光放大器,信号光直接在光波导中放大,不经过电路转换,解决了OEO 电路制约的问题,并且提供宽谱多波放大,在长距离密集波分复用(DWDM)系统中,得到广泛应用。光放大器经过多年的发展,主要有以下几类:

1. 布景

光通讯体系中的光信号,经过必定间隔或许一些功用器材后,引起的损耗有必要进行功率补偿,才能在接纳端正确接纳。完结这些功率补偿的器材,便是光扩大器。最早的光扩大器是光电光(OEO)方法,即接纳下来的信号光转化成电路信号,经过电路处理,再经过光发射器发射出去。这种方式的扩大,受电路器材频带的约束,扩大的功率也不大。现在波分复用体系(WDM)中现已根本不必OEO 扩大,但在在一些低速的短间隔传输中,还有这种使用。后来开展的全光扩大器,信号光直接在光波导中扩大,不经过电路转化,处理了OEO 电路约束的问题,而且供给宽谱多波扩大,在长间隔密布波分复用(DWDM)体系中,得到广泛使用。光扩大器经过多年的开展,主要有以下几类:

关于光扩大器的现状及开展方向简略分析

(1)回转粒子扩大器:掺杂离子光纤扩大器,例如掺铒光纤扩大器(EDFA)、掺镨光纤扩大器(PDFA)、掺铥光纤扩大器(TDFA)等,半导体光扩大器是直接电泵浦的回转粒子扩大器;

(2)非线性散射扩大器:例如:拉曼扩大器、布里渊扩大器;

(3)非线性折射扩大器:参量扩大器;

第一类扩大器的扩大波段取决于扩大介质掺杂离子或资料类型,第二类和第三类扩大器扩大波段取决于泵浦波长和资料类型。

各种类型的光扩大器,使用于光通讯体系的不同使用中,主要有使用为三类:后置(功率)扩大器、线路扩大器、前置扩大器。这些扩大器供给扩大的一同,也给体系带来了扩大的自发辐射(ASE)噪声。下降噪声的规划,在近来高速体系中是一个火急的要求。

2. 光扩大器现状

光扩大器现在的干流是掺铒光纤扩大器(EDFA),掺铒光纤扩大器适合于CBand、 L Band,速率通明、大增益、大带宽、低噪声、高功率是使其成为光通讯低损耗窗口抱负的光扩大器。经过多年开展,EDFA 开展了多种使用方式,有单波使用、多波使用、增益可调、可重构等多种方式;EDFA 的小型化和密布程度也在进步,小型化方面,从 MSA 模块到 HalfMSA 模块乃至Micro 模块,阵列式扩大器从4 Array 到 8 Array 乃至 16 Array。各种体系使用方式不断推动了EDFA 职业的开展,近年来ROADM 和高速体系的开展,使小型化、阵列化成为开展趋势。拉曼扩大器,主要是分布式拉曼扩大器(DRA), 用于长间隔传输, 传输光纤作为扩大介质,能够在光通讯的恣意波段进行扩大,带广大、有用噪声小,和EDFA 比较,进步了体系的信噪比。经过多年开展,拉曼扩大器使用也有许多方式,单波、多波、前向、后向、分布式、分立式等。近年来,随体系速率的进步,对信噪比越来越灵敏,体系对扩大器的噪声提出了越来越高的要求,使用DRA 的低噪声特色,开展了DRA 和EDFA 的混合扩大器。多阶分布式拉曼扩大器的进一步下降了噪声,在400Gbps 体系中现已有使用。

半导体扩大器(SOA)是扩大器中仅有电泵浦的扩大器,能够和许多器材一同完成集成,完成扩大、开关、转化再生等功用。其扩大波长规模宽,能够从0.6um到 1.6um,带宽也比较宽。不过 SOA 饱满输出功率小、饱满时多波串扰、噪声大、偏振相关增益大,约束了它的使用。近年来,SOA 在PON 上有多种使用,用量也逐步大了起来,不过价格是个问题。

3. 光扩大器开展

跟着光通讯的开展,通讯容量的增加是永不暂停的寻求。近年来, 随400Gbps、T bps 乃至 P bps 量级的研讨,一些不同的光扩大器暴露身影。

光参量扩大器(OPA),特别是相位灵敏扩大器(PSA),在 2010 年后相继出现在一些文章中。PSA 在扩大的一同,能够供给0dB 的噪声极限,是高速体系中抱负的扩大器。

空分复用(SDM) 扩大器,分为多芯扩大和多模扩大。这两种扩大,都是单个扩大器并行多路扩大的概念,每路也能够再完成 WDM。2012 年,有实验报导,经过 12 芯 SDM+222 波 WDM,能够完成 52公里 1Pbps 的传输。

这两种扩大器,现在多是实验阶段,还没有正式商用。

4. 定论

光通讯技能中,光扩大技能是支撑技能之一,光扩大器技能随体系的要求不断向前开展。OEO 技能、掺杂光纤扩大器、SOA、拉曼扩大器、参量扩大器,这些扩大器随不同的体系要求,以各种方式使用在不同的体系节点。跟着信息产业的开展,适合于不同波段和不同使用的扩大技能必将移风易俗,带来光扩大器职业的持续开展和昌盛。

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