混合光纖放大器研究

　　2 混合光纖放大器的設計要素

　　在設計FRA-EDFA系統時(shí)，應求解信號光和泵浦光互相進(jìn)行拉曼作用的耦合方程，知道相關(guān)材料的譜線(xiàn)特征。對于分布式FRA，在不考慮自發(fā)拉曼輻射和瑞麗散射的穩態(tài)情況下，泵浦光和信號光之間的相互作用可用下面的耦合方程表示：

　　式中，+、-號分別為前向傳輸光和后向傳輸光;P1為頻率vi的光功率;ai為第i個(gè)光波的光纖損耗系數：Keff為極化因子，由于采用普通光纖且傳輸距離較長(cháng)，可認為泵浦和信號間偏振混亂，取Keff=2;Aeff為光纖在不同頻率處的有效芯徑;gu為光纖中頻率為vi的高頻光對頻率為vi的低頻光的拉曼增益系數;n，m分別為信號光和泵浦光的個(gè)數。

　　2.1 混合放大器泵浦波長(cháng)的設計

　　不同的泵浦波長(cháng)對增益的貢獻不同，故會(huì )產(chǎn)生增益的起伏。其對增益平坦度的影響主要來(lái)源于三個(gè)因素：1)拉曼增益系數與泵浦波長(cháng)成反比，不同波長(cháng)的泵浦對信號的最大增益不同;2)不同的泵浦對信號波長(cháng)的放大區域不同。泵浦對超過(guò)自身波長(cháng)100nm的信號增益貢獻最大，在此波長(cháng)兩側則逐步降低;3)泵浦之間會(huì )相互影響，長(cháng)波長(cháng)泵浦光得到放大，而短波長(cháng)的泵浦光卻由于能量由短波長(cháng)泵浦向長(cháng)波長(cháng)泵浦的傳遞而很快衰減。以上對波長(cháng)的影響因素是造成增益平坦度惡化的一個(gè)重要原因。波長(cháng)配制的基本原則是先確定比信號中心波長(cháng)少100nm的泵浦中心波長(cháng)，再在其兩側選擇其他泵浦波長(cháng)。

　　2.2 混合放大器中EDFA增益譜的調節

　　對于不加增益均衡器的FRA-EDFA混合光纖放大器，它的增益可以表示為：

　　Ghybrid=GRaman·GEDFA

　　式中：GRaman為拉曼放大器的開(kāi)關(guān)增益，GEDFA為EDFA的增益。

　　寬增益譜必須仔細設計FRA的增益譜和EDFA的增益譜，使它們的增益譜迭加后滿(mǎn)足系統對增益譜平坦度的要求。對于FRA來(lái)說(shuō)，其增益譜的設計需要同時(shí)對泵浦波長(cháng)和功率進(jìn)行選擇。對EDFA來(lái)說(shuō)，對其進(jìn)行處理可采用高斯形狀的光濾波器。濾波器函數為：