第五章光放大器

第五章 光放大器 5 .1 光放大器一般概念 一、中继距离 所谓中继距离是指传输线路上不加放大器时信号所能传输的最大距离。当信号在传输线上传输时，由于传输线的损耗会使信号不断衰减，信号传输的距离越长，其衰减程度就越多，当信号衰减到一定程度后，对方就收不到信号。为了延长通信的距离往往要在传输线路上设置一些放大器，也称为中继器，将衰减了的信号放大后再继续传输，显然，中继器越多，传输线的成本就越高，通信的可靠性也会降低，若某一中继器出现故障，就会影响全线的通信。 在通信系统设计中，传输线路的损耗是要考虑的基本因素，下表列出了电缆和光纤每千米传输损耗， 线路类型 损耗 dB / km 对称电缆 2.06 (< 1 kHz 时) 细同轴电缆（ 1.2 / 4.4） 5.24 (1 MHz 时)，28.70 (50 MHz 时) 粗同轴电缆（ 2.2 / 9.4） 2.42 (1 MHz 时)，18.77 (60 MHz 时) 850nm 波长多模光纤 1510nm 波长多模光纤 ≤ 5 < 1 1510nm 波长单模光纤 1550nm 波长单模光纤 0.56 0.2 可见，光纤的传输损耗较之电缆要小很多，所以能实现很长的中继距离。在 1550nm 波长区，光纤的衰减系统可低至0.2dB/km，它对降低通信成本，提高通信的可靠性及稳定性具有特别重大的意义。 二、光放大器 光信号沿光纤传输一定距离后，会因为光纤的衰减特性而减弱，从而使传输距离受到限制。通常，对于多模光纤，无中继距离约为 20 多公里，对于单模光纤，不到 80 公里。为了使信号传送的距离更大，就必须增强光信号。 光纤通信早期使用的是光－电－光再生中继器，需要进行光电转换、电放大、再定时脉冲整形及电光转换，这种中继器适用于中等速率和单波长的传输系统。对于高速、多波长应用场合，则中继的设备复杂，费用昂贵。而且由于电子设备不可避免地存在着寄生电容，限制了传输速率的进一步提高，出现所谓的“电子瓶颈”。在光纤网络中，当有许多光发送器以不同比特率和不同格式将光发送到许多接收器时，无法使用传统中继器，因此产生了对光放大器的需要。经过多年的探索，科学家们已经研制出多种光放大器。 光放大器的作用如图 5.1 所示。 图 5.1 与传统中继器比较起来，它具有两个明显的优势， 第一，它可以对任何比特率和格式的信号都加以放大，这种属性称之为光放大器对任何比特率和信号格式是透明的。 第二，它不只是对单个信号波长，而是在一定波长范围内对若干个信号都可以放大。 光放大...