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远程泵浦放大器及其应用技术的研究分析

模拟技术

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描述

近年来分布式光纤喇曼放大器(DFRA) 以其优异的噪音特性成为长跨距传输中的关键技术,但是对于超长距离的传输系统,有时仅仅依靠喇曼放大器是解决不了问题的,远程泵浦又为此提供了良好的解决方案。远程泵浦光放大器(ROPA,Remotely Optically Pumped Amplifier)简称遥泵放大器,主要应用于无中继系统中,用来提高系统功率预算,延长传输跨距。伴随着经济飞跃发展,带动城市群的兴起,在长江三角洲、珠江三角洲、环渤海湾等出现相邻间隔不大于350公里的城市群,城市群内部相邻城市之间的通信未来可能成为无中继传输的下一个应用热点,在欧洲、北美等发达地区以及东南亚等多国邻近地区,铺设陆地光缆费用较高或且存在第三方的障碍而比较困难,此时在沿海相邻都市之间铺设海底无中继系统,成为无中继传输的另一种应用。沼泽、沙漠、森林等无人区中继站建设、维护费用高,是无中继系统应用的又一焦点所示)。在国内电力网系统中,伴随超高压电力技术的成熟,特别是伴随西电东输政策的实施,所以在电力通信网中对单跨距300km传输系统的要求也是非常迫切。据统计,仅沙漠就占据全球陆地面积的四分之一左右,再加上沼泽、森林、山脉等无人区,无中继传输在穿越无人区方面存在巨大的潜在市场应用,而目前单跨距长距离DWDM的成熟解决案中主要是通过Raman+FEC来实现的,因此研究远程泵浦放大器对拓展更长距离的的传输系统来说是非常有意义的。

远程泵浦的实现原理

远程泵浦放大器,顾名思义就是通过远程提供泵浦光来实现光放大的光纤放大器,作为光放大器而言,泵浦光与增益介质是必不可少的,因此远程泵浦光放大器也主要是两部分来组成,一部分就是提供泵浦源的泵浦单元;另一部分就是作为增益的增益单元。由于是远程泵浦,所以这两个单元分处相隔上百km的不同地方。因为泵浦光首先要经过上百km的传输,所以要求泵浦光的输出功率比较高,目前有两种可实现的方式,一种是通过高功率的光纤激光器;另一种就是首先把外腔稳频的FP半导体激光器通过IPBC合波,然后再经过普通的WDM合波得到高功率的输出,其原理同Raman泵浦模块是相同的。由于作为增益单元的增益介质是掺铒光纤组成的,对于普通的EDFA,最常用的泵浦光是980nm的激光器,而在远程泵浦放大器中却不能采用980nm的泵浦光,因为980nm的泵浦光在传输光纤中是多模的,传输损耗非常大,所以泵浦光只能选择1480nm附近的光。其原理图如图1所示。

远程泵浦放大器及其应用技术的研究分析

图1. 远程泵浦基本原理示意图

远程泵浦光放大器的分类

根据泵浦方式不同,远程泵浦光放大器可以分为同纤泵浦与异纤泵浦两类。所谓同纤泵浦就是泵浦光与信号光在同一根光纤内传输,异纤泵浦就是泵浦光与信号光在不同的光纤内传输,需要用专门一根光纤把泵浦光传到上百km的增益单元处。同纤泵浦在给上百km的增益单元提供泵浦源的同时,还会自身产生Raman增益,由于泵浦波长集中在1480nm附近,其产生的Raman增益的平坦度非常差,因此对于DWDM系统应用来说,不太适用。因此在DWDM系统中,首选异纤泵浦的方式,在SDH系统中则首选同纤泵浦方式。同纤泵浦的原理图如图2所示:

图2. 远程泵浦基本原理示意图

异纤泵浦的原理图如图3所示:

3.远程泵浦光放大器的在SDH系统中的应用

Accelink通过自己的开发,掌握了一套从器件制作到系统应用的技术,利用遥泵技术在实验室实现了2.5Gb/s单跨距505km的无中继传输,总传输损耗为86dB。实验结构图如图5所示:

图5. 利用遥泵实现505km(86dB损耗)的实验装置图

4.结论

Accelink 已开发出远程泵浦放大器及其应用技术,并利用该技术在实验室实现了单跨距505km(86dB损耗)的无中继传输。遥泵技术是目前解决超长距离传输的又一关键技术。

责任编辑:gt

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