用于FTTH领域的高功率放大器

2019-11-04 22:45:30

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供稿：网友

　　前言
　　近年来，在Cable Modem和xDSL等多种形式的宽带接入蓬勃发展的同时，光纤到户也逐渐成为了人们极感爱好的一个项目。光纤到户后，最终将实现电话、有线电视和上网"三网合一"，上网的数据传输速度可以超过每秒100Mb（兆比特），比常用的拨号上网速度快200倍以上，将给家庭带来高清楚的电视电影、快捷的网上办公等；还可一揽子解决电话的通话质量、电视的清楚度等问题。从全球的情况来看，韩国和日本光纤到户的推广已经进入快速成长期；北美和欧洲的光纤到户也已经开始启动, 前景乐观；中国、俄罗斯、印度和南美，正在紧随其后，加快发展。从光纤到户这一角度来看，光通信产业的市场增长潜力仍然很大。
　　
　　高功率光放的应用
　　光纤放大器作为现代光通信的基础器件之一，不仅是大容量长距离全光通信网存在的前提，还会在光纤网络不断延伸和扩展的进程中发挥越来越重要的作用。目前，在中心机房，往往需要安装多台光纤放大器以便覆盖较大的范围和更多的用户，以有线电视网络（CATV）为例，一个中等规模的区县，假如需要将高质量的一级电视信号送到小区和村镇，往往需要4至8台光纤放大器，而采用超大功率光纤放大器，仅仅一台即可,其成本可大大降低。（图1为高功率放大器的一个典型应用）。
　　　用于FTTH领域的高功率放大器（图一）

　　图1 高功率光放的一个典型应用
　　
　　高功率光放的解决方案
　　●采用传统普通EDFA技术的解决方案
　　
　　高功率光放的方案之一是采用传统的普通EDFA技术进行放大。如图所示，信号先在第一级得到放大后，分成几路进入第二级的若干个放大器，使功率得到进一步的提升。最终放大后的功率可进行功率分配。
　　
　　该方案存在的主要问题主要是：
　　
　　1、由于采用了多级结构，所以光学结构十分复杂，而且，由于内部采用了多个激光器，所以相应的控制方案十分复杂。
　　
　　2、由于多级结构在两级光放之间插入了分波器，相当于在光路中插入了一定的损耗，所以整个EDFA的噪声指数将会恶化。
　　
　　3、另外，传统EDFA采用单模纤芯泵浦技术，高输出功率的单模泵浦激光器在技术和成本上均受到极大限制。
　　
　　4、整台EDFA成本很高，所以价格昂贵！
　　　用于FTTH领域的高功率放大器（图二）

　　图2 采用传统EDFA工艺的级联式放大示意图
　　
　　●采用基于镱/铒共掺双包层光纤的包层泵浦的方案
　　
　　光迅科技的超高功率放大器的技术方案为多模包层泵浦技术这一最近发展起来的新兴技术，采用Yb3+（Yb3+的吸收谱如图3所示）和Er3+离子共掺杂双包层光纤。该技术是一系列新技术、新工艺和新材料相结合的产物，是实现光纤放大器超大功率输出的技术核心，代表了光纤放大器制作技术的发展方向。传统EDFA采用单模纤芯泵浦技术，实现更高输出功率在技术和成本上均受到极大限制，目前国内外采用这种技术途径制作的光纤放大器，输出功率一般限制在23dBm（约0.2W）以下。而多模包层泵浦技术就是实现光纤放大器超大功率输出的最佳选择。图4为一个包层泵浦高功率光放大器的典型光学结构。
　　　用于FTTH领域的高功率放大器（图三）

　　图3 镱的吸收谱
　　　

　　图4 镱/铒共掺包层泵浦光放的典型结构
　　
　　双包层泵浦高功率光放的主要优点如下：
　　
　　1、与单模纤芯泵浦技术相比，多模包层泵浦技术具有明显的优势，采用多模包层泵浦技术，是将泵浦光输入至横截面数百倍至数千倍于单模光纤的多模双包层光纤之中，因此，同样的输入光密度，多模包层泵浦可以答应数百倍至数千倍于单模泵浦的输入，从而轻易实现光纤放大器的大功率或超大功率输出。
　　
　　2、采用简单光学结构即可实现，所以应用形式简单。如图5所示。
　　　用于FTTH领域的高功率放大器（图五）

　　3、泵浦的整体成本大幅度降低。表一为两种方案光放的简单比较：
　　
　　表一、普通EDFA和高功率铒镱共掺放大器（EYDFA）的简单比较
　　用于FTTH领域的高功率放大器（图六）

　　可以预见，超大功率光纤放大器的广泛应用，将对光通信的发展产生深远影响，其市场前景和经济、社会效益良好。目前，光迅科技已成功开发出模块式高功率放大器产品，具有高功率（>30dBm）,低噪声（典型值：5.5dB@1550nm,0dBm输入），工作带宽宽，控制灵活，可靠性高等优点。光迅科技的高功率光放的输出功率在实验室内已经接近32dBm。
　　
　　FTTH(光纤到户)被专家们普遍认为是接入网的最终解决方案。目前，很多发达国家在FTTH的发展上已经取得了很大进展。非凡值得重视的是，正是在全球光通信市场总体上走低的情况下，美国、日本、韩国等地的FTTH市场却呈现了良好的发展势头。大力推进国内FTTH的建设，对提高我国网络电信运营商、设备制造商在国际上的地位和竞争力具有重要意义。发展FTTH不仅仅使光纤通信产业本身受益，更会带动相关行业的发展，甚至于改变我国社会生活的组成。
　　
　　光纤到户的时代即将到来，光迅科技的高功率放大器已经做好预备！

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