高速光纤通信系统中掺铒光纤放大器的应用研究

摘要

掺铒光纤放大器具有增益高、噪声低、工作频带宽、输出功率高、泵浦效率高等优良特性，在系统应用中又有插入损耗低、对偏振态不敏感、信道间的串扰可忽略不计、对传输码率与格式及系统升级透明等优点，使得超高速、超大容量、超长距离的密集波分复用技术和光孤子传输技术成为现实，是现代光纤通信系统的理想放大器件。当前，EDFA在光纤通信系统中的研究重点是将其应用于光波分复用系统和光孤子通信系统。 全光网络以光纤为传输媒介，采用光波分复用和密集波分复用技术提高网络的传输容量，这就要求信号带宽宽，而且在很宽的波长范围内提供平坦增益.所以目前EDFA在DWDM中的主要研究内容是：宽带EDFA的实现、L波段EDFA增益增强技术、增益平坦EDFA的实现、自动增益控制与增益锁定EDFA的研究，以及EDFA/FRA混合光纤放大器。 由于光孤子具有保形传输的特点，是进行高码率、超远距离骨干光纤通信的理想信息载体，对于光孤子放大，如何避免EDFA由于非线性效应引起的脉冲畸变也是当前的研究热点。本文提出一种利用色散渐减光纤构成的掺铒光纤放大器（DD-EDFA）实现光孤子脉冲绝热放大的方法。色散渐减光纤和光纤放大器绝热放大两者压缩光脉冲的机制是一样的。经过数值计算分析，我们将看到，光脉冲由于光纤色散渐变以及光纤放大器掺铒增益放大两种效应而被有效放大和压缩，效果比单独运用其中一种效应得到的效果都好，长距离传输后仍保持很高的脉冲质量。本文还研究高阶效应对掺铒光纤环镜中超短光孤子的放大与压缩的影响，与在常规EDFA中传输相比较，掺铒光纤环镜能有效地消除高阶非线性效应对超短光孤子的放大和压缩的不利影响；同时发现通过提高光纤环镜增益值可以有效抑制高阶效应对掺铒光纤环镜中超短光孤子放大的影响。