单信道EDFA在城域网中的应用研究

摘要

本论文结合留学归国人员基金的科研项目，对掺铒光纤放大器（EDFA）的基本理论、特性参数及其在波分复用（WDM）城域网中应用等问题进行了研究。首先回顾了光纤通信的发展概况，介绍了EDFA的基本结构。然后基于掺铒光纤的三能级模型，考虑正反向ASE的影响，建立了EDFA多信道工作情况下的功率传输方程。根据EDFA理论的模型，详细分析了EDFA的各种特性参数，包括EDFA的增益特性、饱和输出特性和噪声特性，而且分析了泵浦方式对EDFA特性的影响。在正向泵浦方式下针对城域网WDM系统中的前置光放大器，分析了单信道EDFA在WDM系统中应用的可能性。理论分析表明，通过合理选择EDF的长度，可以使单信道EDFA满足城域网WDM系统的要求。研究表明EDFA放大器的增益一般与输入信号总功率有关，当WDM系统中复用的信道数增加或减小时以及某些信道输入功率突然变化时，增益就将发生变化，这将影响系统的性能。因此必须保证放大器的增益特性恒定。为此进一步分析了EDFA的动态特性和增益箝制问题。为了节约成本并更好地研究EDFA的各种特性，自己编制了能够模拟仿真EDFA性能的可视化分析软件。此软件不仅可以模拟单信道工作时EDFA增益特性和噪声特性，而且可以模拟多信道传输时的静态和动态特性，能为设计EDFA提供很好的理论参考。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1光纤通讯发展简史

1.2掺铒光纤放大器

1.3掺铒光纤放大器在通讯系统中的应用

1.3.1在高速大容量长距离干线传输系统中的应用

1.3.2在波分复用(WDM)通信系统中的应用

1.3.3在全光开关和选通门中的应用

1.4 EDFA的计算机辅助设计软件

1.5本文研究内容

第二章掺铒光纤放大器基本理论

2.1铒离子的能级分布

2.2铒离子的光谱特性

2.3速率方程和功率传输方程

2.3.1速率方程

2.3.2功率传输方程

2.4 EDFA的稳态特性

2.4.1 EDFA的增益特性

2.4.2 EDFA的增益饱和与饱和输出特性

2.4.3 EDFA的泵浦方式对增益的影响

2.5 EDFA噪声

2.6本章小结

第三章单信道EDFA在WDM城域网中的静态特性研究

3.1波分复用(WDM)系统简介

3.1.1 WDM系统

3.1.2城域网中的WDM技术

3.2单信道EDFA对多信道信号的放大

3.3单信道EDFA在城域网WDM系统中的应用研究

3.4单信道EDFA的噪声特性

3.5小结

第四章单信道EDFA在城域网WDM系统中动态特性研究与增益箝制

4.1基本工作原理

4.2多信道工作时EDFA动态增益特性

4.3掺铒光纤放大器的增益平坦与箝制

4.4小节

第五章EDFA模拟仿真软件的设计

5.1软件的编制

5.2软件使用说明

5.3软件模拟示例

5.4小节

第六章结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文