掺铒光纤放大器动态增益均衡研究

摘要

作为密集波分复用(Dense Wavelength-Division-Multiplexed)光网络的主要组件,掺铒光纤放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier)随着新的网络性能要求的不断出现而不断发展.本文针对下一代波长路由光网络和DWDM光传送干线所要求的信道动态增益控制问题,对EDFA的动态增益均衡特性进行了研究,提出EDFA的动态增益均衡控制方案,并对此方案进行了理论分析和实验验证.本文第一部分介绍了EDFA现存的问题以及下一代波长路由光网络的发展及及DWDM干线系统的发展对EDFA的要求.第二部分在平均粒子反转率数学模型的基础上,对EDFA的动态增益特性进行了研究,并对EDFA动态增益特性和相关参数之间的关系进行了理论分析和计算机仿真.第三部分首先对国内外现存的动态增益控制解决方案进行了介绍,分析对比了电反馈控制方案和全光增益箝制方案,着重对全光增益箝制解决方案进行了理论分析和讨论,并针对该类方案中存在的问题进行了研究和优化解决,在此基础上提出了自己的动态增益均衡控制方案,并对方案中的泵浦设置、光纤长度、激射波长和增益均衡器的传输损耗等进行了优化设计.最后根据优化仿真结果制作了具有动态增益均衡特性的EDFA样机,对其动态增益均衡特性进行了测试和实验改进,验证了此方案的可行性,为DWDM系统提供了一种经济有效的C波段EDFA动态增益均衡控制解决方案.本文在第四部分讨论了对L波段EDFA的改进,利用单个光栅反射C波段ASE噪声进入掺铒光纤,从而取得高的增益性能和一定的箝制效果,为L波段EDFA提供了一种有效的解决方案.

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1掺铒光纤放大器在光纤通信中的应用

1.2 DWDM系统对EDFA的要求

1.3本课题的研究重点

第二章掺铒光纤放大器基本原理和动态增益特性研究

2.1铒粒子的物理特性和掺铒光纤放大器的数学模型

2.1.1铒粒子的能级结构及相关参数

2.1.2掺铒光纤放大器的数学模型

2.2掺铒光纤放大器的噪声理论

2.2.1掺铒光纤放大器的噪声分析

2.2.2掺铒光纤放大器的噪声系数

2.2掺铒光纤放大器的动态特性研究

2.2.1掺铒光纤放大器增益平坦特性分析

2.2.2掺铒光纤放大器增益波动特性分析

2.3本章小结

第三章动态增益均衡EDFA的优化设计及实验

3.1动态增益均衡控制方案分析

3.1.1电反馈控制

3.1.2全光控制方案的理论分析和全光控制方案介绍

3.1.3其它方案

3.2动态增益均衡EDFA的优化设计

3.2.1传统全光控制EDFA动态增益均衡存在的问题

3.2.2全光控制EDFA动态增益均衡方案的优化

3.3全光动态增益均衡EDFA的实现和实验讨论

3.3.1实验器件的选择

3.3.2单波长输入测试

3.3.3多波长输入测试

3.4本章小结

第四章基于单个光纤光栅反射技术的高性能L波段EDFA

4.1 L波段EDFA存在的问题以及现存的解决方案

4.2改进的L波段EDFA的结构和原理

4.3仿真结果和讨论

4.3.1单波长输入

4.3.2多波长输入

4.4本章小结

第五章结论与展望

参考文献

附录

作者攻读硕士学位期间论文发表情况

致谢

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