《光纤通信有源器》课件

光纤通信有源器关键光纤通信有源器是光纤通信系统中的设备们负责数传它放大、整形和处理光信号，确保据能够可靠地输绪论光纤通信发展光纤通信的重要性光纤通信的未来发展术现组术现领术断来将光纤通信技是代通信的重要成部光纤通信技在代社会各个域都发光纤通信技仍在不发展，未向传传远挥传分，它具有输容量大、输距离、着重要作用，如互联网、移动通信、更高的输速率、更低的成本和更广泛应抗干扰能力强等优点广播电视等的用方向发展光纤通信系统结构光源光纤光接收机负责将转换为传为传质将传将转换为光源电信号光信号，用于输光纤作输介，光信号从发射端输光接收机接收到的光信号电信号，信息到接收端用于恢复信息光纤通信系统的组成光源光发射机12将转换为发射光信号，如激光器或发光电信号光信号，包括调连二极管制器和光纤接器光纤光接收机34传将转换为输光信号，是光纤通信系统光信号电信号，包括测的核心光探器和放大器光纤通信系统中的有源器件光放大器扩传光放大器用于增强光信号，展输距离，提升系统性能光开关开关径现换光用于灵活控制光信号路，实光信号的切和路由光调制器调将转换为现传光制器用于电信号光信号，实信息的输光放大器概述光放大器作用传光放大器用于放大光信号，提高输距离，增强信号强度光放大器分类为导掺铒光放大器按工作原理可分半体光放大器、光纤放大器和拉曼光放大器等光放大器优势损宽带光放大器具有低耗、高增益、等优点，在光纤通信中扮演着重要角色半导体光放大器SONA导导半体光放大器SONA是一种基于半体材料的光放大器导结现SONA利用半体材料的量子阱构，实光信号的放大积SONA具有体小、功耗低、集成度高等优点，在光纤通信系统挥中发着重要作用的工作原理SONA信号输入1过进输入信号首先通光纤入SONA光放大2导输入信号在SONA中的半体材料中与电子相互作用，并被放大信号输出3过现放大后的信号通光纤输出，实信号增益的结构SONA导导测组导SONA主要由半体激光器、光波和光电探器成半体激光器提供增质导导测监测积益介，光波用于引光信号，光电探器用于输出功率它具有体小应、效率高、可靠性高等优点，在光纤通信系统中具有广泛的用前景的特性SONA低噪声体积小成本低较积较SONA的噪声水平低，可以SONA的体小，便于集成与其他光放大器相比，SONA证质较保信号量到光纤通信系统中的成本低高增益SONA具有高增益，可以有效传地放大光信号，提高输距离的应用SONA光纤通信系统数据中心网络12数络SONA可用于提高光纤通信系SONA可用于据中心网中质络带宽传统中信号的强度和量，延长，提高网和输速度，传满数断数输距离，降低系统成本足据中心不增长的据流量需求无线通信网络3线络围SONA可用于无通信网中，增强基站信号覆盖范，提高移动通信的可靠性和性能光放大器Raman过将拉曼放大器是一种基于受激拉曼散射原理的光放大器它通光信号与泵浦光应产在光纤中混合，利用拉曼散射效生信号光的放大带宽现拉曼放大器具有增益大、增益平坦度好、工作波长灵活、可实分布式放大应等优点，在光纤通信系统中具有广泛的用光放大的工作原理Raman光纤1质光纤介泵浦光2高功率光信号光3低功率光拉曼散射4泵浦光与信号光相互作用放大信号光5增强信号光强度应拉曼放大器利用光纤中的拉曼散射效放大信号光当过时导高功率泵浦光穿光纤，它会与光纤中的分子发生相互作用，致拉曼散射这产频种散射生的拉曼散射光与信号光率相同，并与信号光叠加，从而放大信号光光放大的特点Raman高增益宽带特性现较较宽带Raman放大器可以实高的增Raman放大器具有的增益别传宽益，特是在长距离光纤输系，能够放大不同波长的光信号统中灵活部署低噪声较Raman放大器可以灵活地部署在Raman放大器具有低的噪声特链进传光纤路中，方便行增益分配性，能够提高光纤输系统的性和管理能光放大的应用Raman长距离光纤传输光网络偿传过损为络关键组Raman光放大器能够补光纤输程中的Raman放大器可以作光网中的件，传络传耗，延长输距离提高网容量和输效率数据中心无线通信数内连应线Raman放大器可用于据中心光纤互，提Raman光放大器可以用于无通信基站，增数传围升据输速度和可靠性强信号覆盖范掺铒光纤放大器EDFA掺铒应光纤放大器（EDFA）是目前用最广泛的光纤放大器EDFA能够放大光信号，提升通信距离和系统性能过掺铒铒级现它通在光纤中入元素，利用离子的能跃迁实光信号的放大掺铒光纤放大器的工作原理EDFA铒离子1吸收泵浦光跃迁2进级入高能信号光3激发受激发射放大信号4信号光被放大铒为质当掺铒时铒级当过掺铒时铒EDFA利用离子作增益介，泵浦光照射光纤，离子吸收泵浦光能量跃迁到高能信号光通光纤，激发离子发生受激产频现发射，生与信号光相同率的光子，从而实信号光的放大的结构EDFA掺铒光纤泵浦源隔离器耦合器掺铒来给掺铒来来将光纤是EDFA的核心，它由泵浦源用提供能量光隔离器用阻止放大后的信号耦合器用信号光和泵浦光掺铒组导产掺铒入离子的石英光纤成纤，通常采用半体激光器，光返回泵浦源，防止生寄生耦合到光纤中，并使放大铒为荡掺铒离子能够吸收特定波长的光输出波长980nm或1480nm振，确保EDFA正常工作后的信号光从光纤中输出释，并放能量，从而放大信号光的特性EDFA高增益低噪声宽带宽高可靠性宽带宽结简单EDFA具有高增益，可以有效EDFA的噪声水平非常低，能EDFA具有特性，可以EDFA的构，可靠性高传过时稳放大光信号，提升信号强度够有效降低光信号输程中放大不同波长的光信号，可以长间定工作的噪声这这证稳使得EDFA可以用于各种光保了光通信系统的定性这证质传增益可达30dB以上，甚至更保了信号的量和输的通信系统中和可靠性高可靠性的应用EDFA长途光纤通信系统光纤网络接入偿传损应络带宽EDFA能够放大信号，补光纤输耗EDFA用于光纤网接入，提供高扩传，展输距离、高可靠性的光纤接入服务关EDFA在光纤通信系统中起着至重要的EDFA可以用于光纤到户（FTTH）、光纤传为楼络场作用，使得长途光纤输成可能到宇（FTTB）等网接入景有源光开关开关径换有源光是一种在光信号路上切光信号的光器件它利用传径现对电信号控制光信号的输路，从而实光信号的路由、隔离连或接开关挥有源光在光纤通信系统中发着重要作用，它可以用于建立络连现态络光网中的接，实光信号的动路由，以及提高网的灵活扩性和可展性有源光开关的工作原理开关现对有源光的核心是利用光电器件实光信号的控制光信号控制1过通外部控制信号，改变器件的特性光路切换2将导根据控制信号，光信号向不同的输出端口光开关3现换实光信号的快速、精确的切有源光开关的种类机械式光开关热光开关电光开关声光开关开关热开关质开关场开关质机械式光采用移动光学元光利用材料的光学性电光利用电控制材料折声光利用超声波在介中来镜来现来现换产过件控制光路，例如片、棱随温度变化的特点实光路射率变化实光路的切，生声光衍射，通控制声波镜换较应时频来等，需要手动或电机控制的切，工作速度慢工作速度快，响间短的率和方向改变光路，工较作速度快有源光开关的特性高速切换低插入损耗开关换径应时纳级开关损较有源光可以快速切光信号路，响间可以达到秒甚有源光的插入耗低，通常小于1dB，可以有效地降低信号级满现传传过损至皮秒，足代光通信系统高速输的要求输程中的能量失高隔离度良好的稳定性开关开关稳恶环有源光的隔离度很高，可以有效地防止不同光信号之间的相互有源光具有良好的定性和可靠性，可以在劣的境条件下干扰正常工作有源光开关的应用光网络光纤通信系统12络开关现开关现在光网中，有源光用于实灵活有源光可用于实光信号的快速切络资换的路由和波长管理，优化网源利用和路由，提高通信系统的可靠性和灵率活性光纤传感器光学测试设备34传开关开关应测试在光纤感系统中，有源光可以用有源光用于光学设备，用于来径现传测试测试控制光信号的路，实多点感和光器件的性能和功能，提高效远监测程率有源光调制器调关键对进调有源光制器是光纤通信系统中的器件，它能够光信号行制，改变光频现传信号的强度、率或相位，从而实信息的输调导应进计有源光制器通常由半体材料制成，可以根据不同的用需求行设和制造调调调，例如，电光制器、声光制器、磁光制器等有源光调制器的工作原理光信号调制1调过频来进调有源光制器通改变光波的振幅、率或相位行制，将载载信息加到光波上电信号控制2调来过制器的控制信号通常自电信号，通改变电信号的强度或频来率控制光波的特性光波变化3调将转换为制器的作用是电信号的信号变化光波的特性变化，现传实信息在光信号上的输有源光调制器的种类马赫曾德尔调制器电光调制器相位调制器-调场对来现调过来现调一种广泛使用的光制器，利用两个分支光利用电光波的折射率变化实制，通改变光波的相位实制，在光通信来现调现调应数传波的干涉实光信号的制可实高速、低功耗的光制系统中广泛用于信号处理和据输有源光调制器的特性高速响应高调制深度应现数传现对调质响速度快，可以实高速据输和信号处能够实光信号的精确制，提高信号量理低噪声低功耗证传噪声水平低，保信号输的清晰度功耗低，提高系统效率有源光调制器的应用数据传输光网络12调调络在光纤通信系统中，有源光制器用于有源光制器可以用于光网中的各种将转换为现数应电信号光信号，实高速据用，例如光信号的路由和复用传输光学传感器光学成像34对调调领挥由于其光信号的敏感性，有源光制有源光制器在光学成像域也发着开传器可用于发各种光学感器，例如光重要作用，例如用于高分辨率成像和三传维纤温度感器成像总结与展望挥光纤通信有源器件在光纤通信系统中发着重要作用术将随着光通信技的发展，光纤通信有源器件朝着更高性能、更低成本、更小型化方向发展。