Page 33 - 网络电信2024年8月刊
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光通信
纤时，此时增益为G2,得到的放大的自发辐射光为pSE1·G2;经过 因此，带有隔离器的Dual-stage EDFA结构可以有效抑制反
第三小段掺铒光纤时，此时增益G3,得到的放大的自发辐射光为 向ASE噪声的影响，降低正向ASE噪声对第二部分EDF中泵浦功率
pSE1·G2·3;以此类推，经过第N段掺铒光纤时，得到的放大的自 的竞争，从而改善放大器的噪声系数，提高接收信噪比。
发辐射光为pSE1G2G3…GN,即第一小段掺铒光纤产生的前向ASE噪
声为p+ASE1=pSE1G2G3…GN。那么One-stage EDFA的前向ASE噪声可以 图5 Dual-stage EDFA结构的反向ASE噪声传输示意图
表示为
图6 三种EDFA结构的增益随输入信号功率变化的曲线关系图
反向ASE噪声同理，可以表示为
图3 One-stage EDFA结构的EDF模型
图4 Dual-stage EDFA结构的EDF模型
图7 三种EDFA结构的噪声指数随输入信号功率变化的曲线关系图
Dual-stage EDFA结构中间添加了一个光隔离器[16],对应的 上述两个EDFA结构中，Dual-stage EDFA的两段EDF长度之
模型示意图如图4所示。第1段到第M段属于EDF1,第M+1段到第N 和与One-stage EDFA的EDF长度相等，Dual-stage EDFA的两个
段属于EDF2。这里第一段的自发辐射光传输到第M段时，功率为 泵浦源功率之和与One-stage EDFA的泵浦功率相等。图6和图7
pSE1G2G3…GM;接下来光隔离器的中心波长为1550nm, 带宽为30nm 展示了两种EDFA结构增益和噪声指数随输入信号功率变化的曲
的单向光隔离器会滤除带宽之外的自发辐射光和噪声，可以表 线关系图(□:One-stage EDFA,○:Dual-stage EDFA)。通过比
示为pSE1G2G3…GM(30nm),然后带宽之内的自发辐射光继续传输， 较噪声性能发现，当放大小功率信号(<-25dBm)时，Dual-stage
到达第N段时，表示为pSE1G2…GMGM+1…GN(30nm),因为滤除掉了一 EDFA结构的噪声指数略逊于One-stage EDFA结构。但是当输入
部分噪声，可以抑制EDF1中部分前向ASE噪声对EDF2放大的影 信号功率较大时(>-25dBm),Dual-stage EDFA结构的噪声指数优
响，降低ASE噪声对泵浦的竞争。那么Dual-stage EDFA结构的 于One-stage EDFA结构。进一步分析发现，当输入信号功率较
前向ASE噪声可以表示为 大时，Dual-stage EDFA结构中EDF1中的第一段980nm泵浦功率
未完全被消耗和利用。由于存在ISO2(中心波长为1550nm, 带宽
EDFA的增益一般在10～35dB之间，而该隔离器的反向隔离 为±15nm),导致这部分残余泵浦光无法传输到EDF2,从而降低了
度D为-42dB,因此可以大幅度阻隔反向ASE噪声。这意味着第二 总泵浦功率的利用率，导致总噪声指数偏高。
部分EDF产生的反向自发辐射光和噪声只有很低功率能够通过隔
离器到达第一部分EDF,如图5所示。因此，Dual-stage EDFA结 为了实现在任何输入信号光功率下降低放大器的噪声系
构的反向ASE噪声可以表示为 数，对Dual-stage EDFA结构进行了改进，使用两个980/1550
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