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光纤放大器的分析与研究

作　者: 王春楠
导　师: 马伟敏；陈福成
学　校: 上海交通大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 光纤通信掺铒光纤放大器拉曼光纤放大器增益平坦性
分类号: TN722
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着人们对通信速率和通信容量的急速增长,光纤通信技术得到了长足的发展,波分密集复用技术也得到了广泛应用。光放大器是光纤通信系统中的重要组成部分,因此,其高性能的技术变革也变得迫在眉睫。目前掺铒光纤放大器(EDFA)技术比较成熟,具有较高的增益效率,但其频率带宽不够宽泛等不足之处恰恰是拉曼光放大器(FRA)所拥有的特点。所以,随着科学技术的日新月异地发展,两种光放大器的增益平坦度都进行了很大程度上的改善,甚至出现了在以掺铒放大器结构基础上做些适当改变,组成混合式光纤放大器来做到性能上的取长补短。本文以改善掺铒和拉曼光纤放大器增益平坦性为主要研究对象,进行了工作如下:1.简要概述了光纤通信的基础知识和密集型光波复用技术,通过对这项技术的原理、组成和特点的介绍来引出了光纤放大器。2.论述掺铒光纤放大器的基本原理、结构和特性,讨论了EDFA的放大增益、输出功率、增益带宽、噪声失真等特性。3.论文提出了利用插入光纤滤波器(GFF)方式进行掺铒光放大器的增益平坦性改进方法,采用计算机仿真实验,得出了理想的结论。4.分析了拉曼光放大器的工作原理和自身存在的优点,提出了多泵浦拉曼光放大器的设想。5.利用不同的泵浦数目(最多做到12个)对多泵浦拉曼光放大器增益平坦性进行了仿真实验。验证泵浦数目与增益平坦性的关系。6.根据当前实用光纤放大器存在的问题,论文提出采用混合式(FRA-EDFA)光纤放大器的概念,并进行了理论分析和实用的可能性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-12
  1.1 课题的来源和研究的意义  9
  1.2 光纤通信的基础知识  9-10
  1.3 光纤通信系统的基本组成  10-11
  1.4 本人的研究工作内容和研究成果  11
  1.5 本文的结构和内容  11-12
第二章 DWDM 系统的介绍  12-16
  2.1 DWDM 系统的概念  12
  2.2 DWDM 系统的原理  12-13
  2.3 DWDM 系统的组成  13-14
    2.3.1 光放大器  13
    2.3.2 DWDM 终端机  13
    2.3.3 光交叉连接(OpticalCross-Connect,OXC)  13-14
  2.4 DWDM 系统的特点  14
  2.5 掺铒放大器在DWDM 系统的应用  14-15
  2.6 本章小结  15-16
第三章掺铒光纤放大器的理论基础和应用研究  16-26
  3.1 研究掺铒光纤放大器(EDFA)的意义  16
  3.2 铒光纤放大器的基本原理  16-18
    3.2.1 EDFA 的原理  16-17
    3.2.2 EDFA 级联应用的增益计算  17-18
  3.3 掺铒光纤放大器的特点和应用  18-24
    3.3.1 EDFA 的增益特性  18-20
    3.3.2 EDFA 的输出功率特性  20
    3.3.3 EDFA 增益与输入、输出功率的关系  20-21
    3.3.4 EDFA 的增益带宽特性  21
    3.3.5 EDFA 的噪声特性  21-23
    3.3.6 EDFA 的失真特性  23
    3.3.7 EDFA 噪声系数对光传输系统的影响  23-24
  3.4 本章小结  24-26
第四章掺铒光纤放大器增益平坦性的改进  26-38
  4.1 改进平坦性的重要性  26
  4.2 优化设计自身增益平坦的EDFA  26-27
  4.3 引入增益平坦滤波器提高增益平坦性  27-29
    4.3.1 静态增益平坦技术  27-28
    4.3.2 动态增益均衡器（Dynamic Gain Equalizer,DGE）  28-29
  4.4 光放大器增益平坦滤波器GFF 的谱形确定方法  29-36
    4.4.1 谱形确定的基本原理  29-30
    4.4.2 谱形确定的基本步骤  30
    4.4.3 平坦滤波器（GFF）具体实施  30-36
  4.5 EDFA 增益平坦化方案优缺点比较分析  36-37
  4.6 本章小结  37-38
第五章多泵浦拉曼光纤放大器的原理及仿真  38-51
  5.1 拉曼光纤放大器的基本原理  38-40
    5.1.1 受激拉曼散射  38
    5.1.2 拉曼光纤放大器的基本原理和结构  38-39
    5.1.3 拉曼放大器的优缺点  39-40
  5.2 多泵浦拉曼光纤放大器的原理  40-42
    5.2.1 多泵浦拉曼光纤放大器的理论模型  40-42
  5.3 影响多泵浦拉曼光纤放大器增益平坦性的因素  42-43
    5.3.1 泵浦方式  42
    5.3.2 泵浦波长  42
    5.3.3 光纤的性质  42-43
  5.4 多泵浦拉曼光纤放大器增益平坦性仿真  43-50
    5.4.1 几种光谱源拉曼增益比较结果  43-44
    5.4.2 多泵浦拉曼光纤放大器平坦度的计算机仿真  44-50
  5.5 本章小结  50-51
第六章混合（FRA-EDFA）光纤放大器的研究  51-58
  6.1 混合光纤放大器的工作原理  51-53
    6.1.1 FRA 的理论基础  51
    6.1.2 EDFA 的理论基础  51-53
  6.2 混合光纤放大器的设计要素  53-57
    6.2.1 混合放大器泵浦波长的设计  54
    6.2.2 混合放大器中EDFA 增益谱的调节  54-55
    6.2.3 光纤类型的选择  55
    6.2.4 偏振问题的考虑  55
    6.2.5 系通噪声的分析  55-57
  6.3 本章小结  57-58
第七章总结与展望  58-60
  7.1 全文总结  58
  7.2 展望  58-60
参考文献  60-62
致谢  62-63
攻读学位期间发表的学术论文  63

光纤放大器的分析与研究

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