用于FTTH領域的高功率放大器

2019-11-04 22:45:30

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供稿：網(wǎng)友

　　前言
　　近年來，在Cable Modem和xDSL等多種形式的寬帶接入蓬勃發(fā)展的同時，光纖到戶也逐漸成為了人們極感愛好的一個項目。光纖到戶后，最終將實現(xiàn)電話、有線電視和上網(wǎng)"三網(wǎng)合一"，上網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速度可以超過每秒100Mb（兆比特），比常用的撥號上網(wǎng)速度快200倍以上，將給家庭帶來高清楚的電視電影、快捷的網(wǎng)上辦公等；還可一攬子解決電話的通話質量、電視的清楚度等問題。從全球的情況來看，韓國和日本光纖到戶的推廣已經(jīng)進入快速成長期；北美和歐洲的光纖到戶也已經(jīng)開始啟動, 前景樂觀；中國、俄羅斯、印度和南美，正在緊隨其后，加快發(fā)展。從光纖到戶這一角度來看，光通信產(chǎn)業(yè)的市場增長潛力仍然很大。
　　
　　高功率光放的應用
　　光纖放大器作為現(xiàn)代光通信的基礎器件之一，不僅是大容量長距離全光通信網(wǎng)存在的前提，還會在光纖網(wǎng)絡不斷延伸和擴展的進程中發(fā)揮越來越重要的作用。目前，在中心機房，往往需要安裝多臺光纖放大器以便覆蓋較大的范圍和更多的用戶，以有線電視網(wǎng)絡（CATV）為例，一個中等規(guī)模的區(qū)縣，假如需要將高質量的一級電視信號送到小區(qū)和村鎮(zhèn)，往往需要4至8臺光纖放大器，而采用超大功率光纖放大器，僅僅一臺即可,其成本可大大降低。（圖1為高功率放大器的一個典型應用）。
　　　用于FTTH領域的高功率放大器（圖一）

　　圖1 高功率光放的一個典型應用
　　
　　高功率光放的解決方案
　　●采用傳統(tǒng)普通EDFA技術的解決方案
　　
　　高功率光放的方案之一是采用傳統(tǒng)的普通EDFA技術進行放大。如圖所示，信號先在第一級得到放大后，分成幾路進入第二級的若干個放大器，使功率得到進一步的提升。最終放大后的功率可進行功率分配。
　　
　　該方案存在的主要問題主要是：
　　
　　1、由于采用了多級結構，所以光學結構十分復雜，而且，由于內部采用了多個激光器，所以相應的控制方案十分復雜。
　　
　　2、由于多級結構在兩級光放之間插入了分波器，相當于在光路中插入了一定的損耗，所以整個EDFA的噪聲指數(shù)將會惡化。
　　
　　3、另外，傳統(tǒng)EDFA采用單模纖芯泵浦技術，高輸出功率的單模泵浦激光器在技術和成本上均受到極大限制。
　　
　　4、整臺EDFA成本很高，所以價格昂貴！
　　　用于FTTH領域的高功率放大器（圖二）

　　圖2 采用傳統(tǒng)EDFA工藝的級聯(lián)式放大示意圖
　　
　　●采用基于鐿/鉺共摻雙包層光纖的包層泵浦的方案
　　
　　光迅科技的超高功率放大器的技術方案為多模包層泵浦技術這一最近發(fā)展起來的新興技術，采用Yb3+（Yb3+的吸收譜如圖3所示）和Er3+離子共摻雜雙包層光纖。該技術是一系列新技術、新工藝和新材料相結合的產(chǎn)物，是實現(xiàn)光纖放大器超大功率輸出的技術核心，代表了光纖放大器制作技術的發(fā)展方向。傳統(tǒng)EDFA采用單模纖芯泵浦技術，實現(xiàn)更高輸出功率在技術和成本上均受到極大限制，目前國內外采用這種技術途徑制作的光纖放大器，輸出功率一般限制在23dBm（約0.2W）以下。而多模包層泵浦技術就是實現(xiàn)光纖放大器超大功率輸出的最佳選擇。圖4為一個包層泵浦高功率光放大器的典型光學結構。
　　　用于FTTH領域的高功率放大器（圖三）

　　圖3 鐿的吸收譜
　　　

　　圖4 鐿/鉺共摻包層泵浦光放的典型結構
　　
　　雙包層泵浦高功率光放的主要優(yōu)點如下：
　　
　　1、與單模纖芯泵浦技術相比，多模包層泵浦技術具有明顯的優(yōu)勢，采用多模包層泵浦技術，是將泵浦光輸入至橫截面數(shù)百倍至數(shù)千倍于單模光纖的多模雙包層光纖之中，因此，同樣的輸入光密度，多模包層泵浦可以答應數(shù)百倍至數(shù)千倍于單模泵浦的輸入，從而輕易實現(xiàn)光纖放大器的大功率或超大功率輸出。
　　
　　2、采用簡單光學結構即可實現(xiàn)，所以應用形式簡單。如圖5所示。
　　　用于FTTH領域的高功率放大器（圖五）

　　3、泵浦的整體成本大幅度降低。表一為兩種方案光放的簡單比較：
　　
　　表一、普通EDFA和高功率鉺鐿共摻放大器（EYDFA）的簡單比較
　　用于FTTH領域的高功率放大器（圖六）

　　可以預見，超大功率光纖放大器的廣泛應用，將對光通信的發(fā)展產(chǎn)生深遠影響，其市場前景和經(jīng)濟、社會效益良好。目前，光迅科技已成功開發(fā)出模塊式高功率放大器產(chǎn)品，具有高功率（>30dBm）,低噪聲（典型值：5.5dB@1550nm,0dBm輸入），工作帶寬寬，控制靈活，可靠性高等優(yōu)點。光迅科技的高功率光放的輸出功率在實驗室內已經(jīng)接近32dBm。
　　
　　FTTH(光纖到戶)被專家們普遍認為是接入網(wǎng)的最終解決方案。目前，很多發(fā)達國家在FTTH的發(fā)展上已經(jīng)取得了很大進展。非凡值得重視的是，正是在全球光通信市場總體上走低的情況下，美國、日本、韓國等地的FTTH市場卻呈現(xiàn)了良好的發(fā)展勢頭。大力推進國內FTTH的建設，對提高我國網(wǎng)絡電信運營商、設備制造商在國際上的地位和競爭力具有重要意義。發(fā)展FTTH不僅僅使光纖通信產(chǎn)業(yè)本身受益，更會帶動相關行業(yè)的發(fā)展，甚至于改變我國社會生活的組成。
　　
　　光纖到戶的時代即將到來，光迅科技的高功率放大器已經(jīng)做好預備！

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