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光纤放大器

发表于 2021-12-23 16:37:01
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光纤放大器是一种用于直接放大光信号而无需转换为电信号的光纤器件。光纤传输彻底改变了网络和通信系统。光纤传输系统中使用了多种通信设备,如光发射器和接收器。

光纤放大器用于在光纤通信系统中传输数据。在信号较弱的系统中,在特定位置插入放大器以增强光信号。这种提升允许信号通过剩余的电缆长度成功传输。在大型网络中,一长串光纤放大器沿整个网络链路按顺序放置。

第一个光纤放大器,称为掺铒光纤放大器 (EDFA),发明于 1980 年代后期。光纤放大器由石英玻璃制成的低单模光纤组成。耦合泵浦光在光纤两端或位置之间产生长度增益。

光纤放大器根据不同的物理机制分类如下:

掺杂光纤放大器 (DFA):使用掺杂光纤介质以类似于光纤激光器的方式增强信号。需要放大的信号与泵浦激光器一起在掺杂光纤介质中复用,并与掺杂离子相交。放大的自发辐射是 DFA 噪声背后的主要原因。DFA 的理想噪音水平约为 3 分贝。实际上,计算得出的噪声系数约为 6 到 8 分贝。
半导体光放大器:使用半导体在激光器中产生增益介质。类似的结构由激光二极管制成。最近的半导体光放大器设计增加了抗反射涂层和窗口区域,以最大限度地减少端面反射。
拉曼放大器:采用拉曼放大技术来增强光信号。两种类型的拉曼放大器是分布式的,其中传输光纤通过将泵浦波长与信号波长一起复用作为增益介质,以及集中式,其中较短的专用光纤用于放大。非线性光纤用于增加泵浦波长与信号之间的交点,以将光纤减少到所需的长度。
光参量放大器:允许将微弱信号脉冲放大到非线性光学介质。它们使用非共线相互作用几何来实现更宽的带宽放大。

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