隨著(zhù)廣播電視傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，有線(xiàn)電視干線(xiàn)傳輸模式從同軸電纜時(shí)代走向光纜時(shí)代，光波長(cháng)從1310nm時(shí)代走向l550nm時(shí)代。1550nm傳輸系統以其低損耗、傳輸距離遠、資金投入低廉等優(yōu)點(diǎn)．在日前的有線(xiàn)電視傳輸系統中得以廣泛使用。而1550nm傳輸系統中使用最廣泛的的核心器件就是摻鉺光纖放大器(EDFA)，掌握EDFA的原理及日常維護技術(shù)是當前廣播電視技術(shù)人員最迫切的任務(wù)。
光放大器一般可以分為光纖放大器和半導體光放大器兩種。光纖放大器還可以分為摻鉺(Er)光纖放大器，摻鐠(Pr)光纖放大器以及拉曼放大器等幾種。其中摻鉺光纖放大器工作于1550nm波長(cháng)，已經(jīng)廣泛應用于光纖通信工業(yè)領(lǐng)域。
一、摻鉺光纖放大器（EDFA）工作原理
1.EDFA基本模型如下圖所示，主要由摻鉺光纖、泵源、隔離器、合波器、耦合器、探測器及控制電路等部分組成。
其中，摻鉺光纖是放大器最基礎、關(guān)鍵的器件；泵源的作用是用來(lái)向摻鉺光纖提供能量，將基態(tài)的鉺離子(Er3+)激勵到高能態(tài)，致使粒子數發(fā)生反轉，從而產(chǎn)生受激輻射，實(shí)現對1550nm波段光信號的放大．現在用得最廣泛的泵源是980nm的LD;隔離器主要用來(lái)防止放大器產(chǎn)生自激振蕩：合波器的作用是將泵浦光耦合到摻鉺光纖中去：耦合器則是將信號光分出一部分提供給探測器，以便實(shí)現對放大器工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監控。
2.EDFA的放大原理與雷射產(chǎn)生原理類(lèi)似，光纖中摻雜的稀土族元素Er(3+)其亞穩態(tài)和基態(tài)的能量差相當于1550nm光子的能量、當吸收適當波長(cháng)的泵浦光能量(980nm或1480nm)后，電子會(huì )從基態(tài)躍遷到能階較高的激發(fā)態(tài)，接著(zhù)釋放少量能量轉移到較穩定的亞穩態(tài)，在泵浦光源足夠時(shí)鉺離子的電子會(huì )發(fā)生居量反轉，即高能階的亞穩態(tài)比能階低的基態(tài)電子數量多。當適當的光信號通過(guò)時(shí)，亞穩態(tài)電子會(huì )發(fā)生受激輻射效應，放射出大量同波長(cháng)光子，但因為存在振動(dòng)能階，所以波長(cháng)不是單一的而是一個(gè)范圍，典型值為1530nm~1570nm。
二、EDFA在CATV傳輸系統中應用
在CATV1550nm系統中使用EDFA，信號可以被分配到大量的終端用戶(hù)和遠距離用戶(hù)。1550nm網(wǎng)絡(luò )的前端系統構造如下圖所示。一般由一臺外調制發(fā)射機再推動(dòng)一臺光放大器組成，EDFA輸出的光功率經(jīng)分路器分配后送往各鄉鎮機房，然后經(jīng)分路器分配送往各光放大器，再進(jìn)行星形分配到各行政村，再經(jīng)分路器分配后送到各光接收機。在1550nm網(wǎng)絡(luò )系統中，通過(guò)EDFA之后，網(wǎng)絡(luò )只犧牲一定數量的載噪比CNR，而cso和CTB基本不受影響。通過(guò)技術(shù)處理之后，光纖的受激布里淵散射(SBS)和色散得到有效控制之后1，1550nm系統在長(cháng)距離傳輸(<200km)上通過(guò)大功率輸出，CNR、cso、CTB指標能達到四級圖像要求。
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