掺铒光纤放大器中泵浦激光器驱动源的研究应用

摘要

EDFA作为新一代光通信系统中的关键部件,给光纤通信和传输技术带来了一场革命。EDFA中最关键的是它工作时增益的稳定特性,对这些特性起着决定性作用的是EDFA中泵浦激光器的输出是否具有稳定性,这就要求在选择泵浦激光器的驱动电路时,要选择稳定性能强的电路。
　　 本文针对EDFA的这一特性需求,对驱动电路的结构和性能进行研究和设计,研究重点恒流源电路作为泵浦激光器的驱动的改进设计,同时实现了基于FPGA的EDFA硬件电路的设计。
　　 本论文的主要内容分为以下四个方面:
　　 首先,介绍了目前光纤通信的发展状况,国内掺铒光纤放大器的研究情况,掺铒光纤放大器的在光纤通信中的作用和地位,本论文的内容和所承担的任务。
　　 其次,介绍了EDFA的构成框架,EDFA的工作原理及结构组成,它主要包括光路部分和电路部分,简述了EDFA的光路结构组成和电路结构组成。
　　 第三,重点构建了EDFA中泵浦激光器驱动电路的整体电路结构图,泵浦激光器驱动电路结构有以下几部分组成:慢启动电路、纹波调节电路、过流保护电路、上电防冲击电路、恒流源电路、光电探测电路、温度控制电路,其中重点研究了恒流源电路作为泵浦激光器的驱动的改进设计,在Pspice环境下绘制驱动电路,并对所设计的电路进行直流扫描、瞬态、温度及噪声分析,从而验证所设计电路的准确性和可行性,将理论计算和模拟分析的结果进行比对,得到此设计电路能够更进一步提高驱动电路的稳定性,使泵浦激光器得到更加稳定的输出,仿真结果和理论分析基本一致。
　　 最后,将研究设计的泵浦激光器驱动电路用在基于FPGA的带自动增益控制的EDFA中,利用FPGA处理复杂的时序方便的特点,结合PID算法,使得该电路具有结构简单、便于扩展、高可靠和易实现等特点,采用FPGA对泵浦激光器驱动电路进行硬件设计,增加了整个系统的可靠性,从而使驱动电源具有智能化程度高、抗干扰能力强、温度控制精度高、电源稳定度高、对激光器无损害等优点。