EDFA對(duì)光信號(hào)功率的放大，特別在無(wú)線(xiàn)光通信大功率(瓦級(jí))應(yīng)用中，常常采用級(jí)聯(lián)的方式，比如兩級(jí)或者三級(jí)放大。之所以采用級(jí)聯(lián)的方式，是因?yàn)樵?EDFA的摻鉺光纖(EDF)中插入一個(gè)光隔離器，構(gòu)成帶光隔離器的兩段級(jí)聯(lián)EDFA，由于光隔離器有效地抑制了第二段：EDF的反向自發(fā)輻射 (ASE)，使其不能進(jìn)入第一段EDF，減少了泵浦功率在反向ASE上的消耗，使泵浦光子更有效地轉(zhuǎn)換成信號(hào)光能量，從而可以明顯改善EDFA的增益、噪聲系數(shù)和輸出功率等特性。本文采用麗級(jí)級(jí)聯(lián)放大，將1～2 mW的1 550 nm光信號(hào)，經(jīng)EDFA放大到1 W左右。

　　光信號(hào)由LD激光器產(chǎn)生，是已調(diào)制的信號(hào)，第一級(jí)放大采用單包層摻鉺光纖放大器，980 nm單模半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，將光功率放大到50 mW附近。第一級(jí)采用單模半導(dǎo)體激光器泵浦，先將光信號(hào)穩(wěn)定可靠的放大到一定功率，保證了整個(gè)光信號(hào)的完整，又為下一級(jí)光放大提供了較高的光功率基礎(chǔ)。第二級(jí)采用雙包層光纖放大器，多模半導(dǎo)體激光器泵浦源將光功率放大到1 W左右。雙包層光纖信號(hào)放大器纖芯比單包層纖芯大，泵浦功率可以有效地耦臺(tái)到纖芯中，使第二級(jí)光信號(hào)的輸出功率可達(dá)到瓦級(jí)。

　　2.2 EDFA級(jí)聯(lián)應(yīng)用的增益

　　2.2.1 增益計(jì)算

　　對(duì)EDFA級(jí)聯(lián)的整體光功率增益：

　　其中：Pout表示EDFA兩級(jí)放大后的輸出光功率，Pin表示需要放大的輸入光功率。

　　在本文中，光放大采用了兩級(jí)級(jí)聯(lián)放大，第一級(jí)增益為G1：

　　其中第一級(jí)的輸出為第二級(jí)的輸入，P"out=P"in=P，所以：

　　即，整體增益等于兩級(jí)增益之和，本文的整體光功率增益為：

　　第一級(jí)增益為17 dB，第二級(jí)增益為13 dB，1 W的光功率經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直聚焦，再有光學(xué)鏡頭發(fā)射到大氣信道，大大提高了光信號(hào)增強(qiáng)器的有效傳輸距離。

　　2.2.2 影響增益的因素

　　EDFA的增益與諸多因素有關(guān)，如摻鉺光纖的長(zhǎng)度，隨著摻鉺光纖長(zhǎng)度的增加，增益經(jīng)歷了從增加到減少的過(guò)程，這是因?yàn)殡S著光纖長(zhǎng)度的增加，光纖中的泵浦功率將下降，使得粒子反轉(zhuǎn)數(shù)降低，最終在低能級(jí)上的鉺離子數(shù)多于高能級(jí)上的鉺離子數(shù)，粒子數(shù)恢復(fù)到正常的數(shù)值。

　　由于摻鉺光纖本身的損耗，造成信號(hào)光中被吸收掉的光子多于受激輻射產(chǎn)生的光子，引起增益下降。由上述討論可知，對(duì)于某個(gè)確定的入射泵浦功率，存在著一個(gè)摻鉺光纖的最佳長(zhǎng)度，使得增益最大。

　　EDFA的增益還跟輸入光的程度、泵浦光功率及光纖中鉺離子Er3+的濃度都有關(guān)系，如小信號(hào)輸入時(shí)的增益系數(shù)大于大信號(hào)輸入時(shí)的增益系數(shù)。當(dāng)輸入光弱時(shí)，高能位電子的消耗減少并可從泵激得到充分的供應(yīng)，因而，受激輻射就能維持達(dá)到相當(dāng)?shù)某潭?。?dāng)輸入光變強(qiáng)時(shí)，由于高能位的電子供應(yīng)不充分，受激輻射光的增加變少，于是就出現(xiàn)飽和。泵浦光功率越大，摻鉺光纖越長(zhǎng)，3 dB飽和輸出功率也就越大。其次與當(dāng)Er3+的濃度超過(guò)一定值時(shí)，增益反而會(huì)降低，因此要控制好摻鉺光纖的鉺離子濃度。

　　采用EDFA后，提高了注入光纖的功率，但當(dāng)大到一定數(shù)值時(shí)，將產(chǎn)生光纖非線(xiàn)性效應(yīng)和光泄漏效應(yīng)，這影響了系統(tǒng)的傳輸距離和傳輸質(zhì)量。另外色散問(wèn)題變成了限制系統(tǒng)的突出問(wèn)題，可以選用G653光纖(色散位移光纖DSF)或非零色散光纖(NZDF)來(lái)解決這一問(wèn)題。

小編推薦：手機(jī)信號(hào)放大器，找「安特納杰通」，本公司專(zhuān)注手機(jī)信號(hào)放大器、直放站領(lǐng)域多年，集研發(fā)，生產(chǎn)，銷(xiāo)售為一體，專(zhuān)業(yè)技術(shù)，質(zhì)量保證，有效解決手機(jī)信號(hào)接收問(wèn)題!