混合(FRA-EDFA)光纤放大器的设计研究
2.3 光纤类型的选择
光纤的参数,如光纤的有效面积、拉曼增益与有效面积的比值、有效长度和光纤的FOM,将决定该光纤采用何种泵浦。由下面的式子可得对于一个给定泵浦功率的放大器,当改变光纤类型时相应增益的改变情况
2. 4 偏振问题的考虑
拉曼增益于偏振相关。当采用保偏措施,即泵浦光的偏振不变时,增量最大。然而在实际应用中,由于拉曼放大的有效作用长度通常在十几千米,使得泵浦和信号光的偏振态相关性大幅度减弱,PDG容易出现增益不均,故要避免PDG。
2.5 系统噪声的分析
整个FRA-EDFA系统为三级:EDFA、均衡器和FRA。所以整个系统的噪声系数为:
式中:NF1是EDFA的噪声系数,NF2是均衡器的噪声系数,可忽略不计,NF3是FRA的噪声系数,可近似用EDFA噪声系数的公式计算。EDFA的脯计算公式为:
式中,G是信号的增益,vs是信号的频率,h是普朗克常量,是在L处、频率为vs的ASE光的功率谱密度值。计算FRA的噪声系数是需用自发拉曼散射的功率谱密度值代替上式的。
分布放大FRA引入的ASE噪声与EDFA相比有很大程度的改善。FRA的有效噪声一般小于零,又由于它位于混合光纤放大器的第一级,能够有效的改善放大器的噪声特性,从而能够提高系统整体性能。假设EDFA的噪声系数为5dB,经计算,如图7所示为混合放大器噪声系数谱,在整个增益平坦区内NF4dB,符合要求。图中一并给出了噪声系数的实测值,与计算结果相符。
通过上述几个因素的分析,可以得出结论:选择好合适的滤波器,就可以用少量的泵浦得到良好的FRA-EDFA系统,具有较宽的带宽和平坦的增益谱,并且噪声系数也很低(4dB)。这种混合光纤放大器和完全用多泵浦复用FRA比起来,无论从成本上还是设计、复用难度上,都有显著的改善。
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