TDM抽运光纤喇曼放大器电路设计及实验研究

发布时间：2020-04-29 16:49

【摘要】：随着现代通信技术的不断发展,光纤通信系统对信道容量的要求也越来越高。光放大器作为光纤通信的重要组成一直是人们研究的重点。光纤喇曼放大器(FRA)因为其具有宽带宽、噪声低、可实现分布式放大等一系列优势成为现代光纤通信中关键技术,在密集波分复用光通讯系统中得到广泛应用。但是光纤喇曼放大器也存在自身的缺点:例如因为对不同波长的光增益不同造成的增益不平坦,导致误码率升高。目前主要使用空间波分复用的方式,但这种方法会因为不同波长的波在光纤内相互干扰,发生非线性效应造成信噪比变低。针对这一问题,本文提出将时分复用运用到FRA中,使在一个时间点只有一种波长的光波,避免了多抽运光之间相互作用产生四波混频等非线性效应。设计了TDM抽运FRA,并设计出结构图,针对各部分功能进行介绍。然后针对TDM抽运FRA中电路部分——半导体激光器驱动系统进行设计与实验。首先设计出半导体激光器驱动电路,通过Multisim软件进行仿真,其中包括延时缓冲电路,实现了500ms的延时,有效防止了开关闭合时产生的电流浪涌可能对激光器造成的损害;设计出限流保护电路,利用继电器实现对激光器的过流保护,对现有设计进行了革新,增加了电压跟随器使保护电路更加稳定;针对激光器的电源驱动,设计了恒流源,实现对激光器进行稳定供电。采用专用基准电压芯片REF02设计基准电压源,实现5V输出,基于专用温度控制芯片MAX1978,设计出LD温控电路。基于仿真结果,搭建电路进行实验测试,恒流源实现了0.24%的高稳定度输出;基准电压源稳定度也达到0.2%;对保护电路进行多次试验,成功实现了对激光器的过流保护;对温度控制系统进行测试,成功实现了温度控制;为TDM抽运FRA下一步工作做好准备。
【图文】：

(a) (b)图 2-1 (a)斯托克斯散射 (b)反斯托克斯散射喇曼散射又分为自发喇曼散射(Spontaneous Raman Scattering)与受激喇曼timulated Raman Scattering)。自发喇曼散射是热振动声子与信号光之间相互作用自发散射效应，由于其散射粒子运动是不规律的，所以产生的散射光子是非相受激喇曼散射是由抽运光与介质相互作用产生的受激声子与信号光产生的散射射的光子与介质中粒子碰撞，产生一个受激态粒子和一个斯托克斯光子和一个反斯光子，斯托克斯光子和反斯托克斯光子又会与受激态粒子发生碰撞再次产生一态粒子和一个斯托克斯光子和反斯托克斯光子[23]。如此反复下去，就是受激喇曼过程。而光纤喇曼放大器就是以受激喇曼散射效应为原理设计而成。抽运光在光纤里传输时，会导致光纤发生喇曼散射，光纤中电子振动将一部分散射，并且散射光的频率发生了偏移，其偏移量等于分子振动的频率，高频的抽

图 2-2 喇曼增益系数图光隔离器 光隔离器耦合器抽运光源图 2-3 FRA 的基本结构类，FRA 可以分为两大类，一是分立式 FRA，即集中式2-4 所示，，分立式 FRA 与 EDFA 类似，是将光放大器与立的结构。由于放大器与传输线分开，为了防止传输线
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN722;TN248.4

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 胡晓青;车延博;薛慧云;;高精度双通道激光器恒流驱动电源设计[J];激光杂志;2015年07期

2 谢记华;张锦鹏;王金芳;;一种低压大电流直流电源的输出电压补偿设计[J];电子设计工程;2015年09期

3 巩稼民;赵云;冷斌;;基于高非线性光纤的增益谱平坦拉曼光纤放大器研究[J];应用光学;2014年02期

4 周真;齐忠亮;秦勇;;小功率半导体激光器的驱动方法设计[J];红外与激光工程;2012年10期

5 杨媛如;徐熙平;;小电阻精密测量系统的设计[J];电子测量技术;2010年04期

6 颜玢玢;王葵如;余重秀;徐大雄;桑新柱;刘怡臻;忻向军;全升学;贾亚英;;增益平坦的多波长泵浦宽带拉曼光纤放大器[J];光学精密工程;2006年02期

7 张前进,朱晓,丁們;基于DSP的半导体激光器电源设计[J];电子科技;2005年10期

8 夏惊涛,穆道生;同步数字体系网络技术与应用[J];兵工自动化;2005年04期

9 胡小玲,王学忠,高国,徐萍萍,于海鹰,阮颖;应用于半导体激光器可靠性评估系统的恒流源设计[J];现代电子技术;2005年10期

相关博士学位论文 前2条

1 王海晏;偏振模色散与光纤拉曼放大器研究[D];西安电子科技大学;2009年

2 崔晟;光纤拉曼放大器的性能优化理论与设计方法研究[D];西安电子科技大学;2004年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘丹秀;半导体激光器驱动电源及温控系统的设计[D];吉林大学;2018年

2 吴栋;可调谐窄线宽半导体激光器驱动设计[D];深圳大学;2017年

3 荆云波;窄脉冲半导体激光器驱动电源技术研究[D];长春工业大学;2017年

4 李琴;TDM抽运光纤喇曼放大器增益平坦的研究[D];华南理工大学;2016年

5 唐胜;半导体激光器驱动系统[D];华中科技大学;2016年

6 张洪月;拉曼光纤放大器的增益均衡研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 李明杰;多波长混合光放大器增益谱平坦化的研究[D];北京邮电大学;2015年

8 朱建杰;基于差分进化算法的多泵浦拉曼光纤放大器增益平坦优化设计[D];厦门大学;2014年

9 高晓辉;光纤拉曼放大器在光纤通信系统中的性能研究[D];西安邮电大学;2014年

10 贺驰光;非制冷红外焦平面温控电路设计[D];华中科技大学;2013年

本文编号：2644781