竞争型全光增益控制放大器仿真研究

发布时间：2021-08-31 12:10

　　针对信道数变化等原因造成的剩余信道输出增益漂移现象,研究了一种竞争型全光增益控制放大器,可以实现对宽输入功率范围信号的增益控制。对光功率在-40～5 dBm范围内的输入光,将增益漂移量由22.0 dB降低至0.4 dB。在多信道情况下,将信道数变化和信道功率变化引起的增益漂移量分别降低至0.23和0.10 dB。该放大器的工作范围与控制幅度都要优于传统的全光增益方法,对于控制剩余信道输出增益稳定具有重要参考价值。 

【文章来源】：光通信研究. 2020,(05)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

系统结构及工作原理图

图2所示为竞争型增益控制放大器的增益特性曲线,控制光源的功率分别为5、10和12 dBm。由图可知,当输入信号光功率在-40～5 dBm范围内变化时,放大系统的输出增益漂移范围由控制前的22.0 dB降低至2.8、0.9和0.4 dB,增益控制幅度达到21.0 dB以上,且控制幅度随控制光源功率的增大而增大。这是因为高功率的控制光对弱输入光增益的损耗远大于强输入光,从而更加有效地实现了放大系统增益钳制的目的。但由于控制光会消耗高能级铒离子,整个放大系统的整体增益也随之下降,由控制前的27 dB降至13、8和6 dB。NF是衡量全光增益控制放大器的另一重要参数,图3所示为竞争型增益控制放大器的噪声特性曲线。由图可知,平均NF由控制前的3.4 dB增加到控制后的4.3、5.4和6.2 dB,NF随着控制光源功率的增大而增大。这是因为噪声与增益间存在对应关系,控制光的引入降低了系统的整体增益,从而增加了系统噪声。但考虑到额外器件的引入以及大幅度的增益抑制,NF只增加2.8 dB是非常理想的。此外,由图可知,噪声波动从控制前的1.10 dB分别降低至0.33、0.80和0.22 dB,证明系统对噪声波动范围实现了有效控制。

NF是衡量全光增益控制放大器的另一重要参数,图3所示为竞争型增益控制放大器的噪声特性曲线。由图可知,平均NF由控制前的3.4 dB增加到控制后的4.3、5.4和6.2 dB,NF随着控制光源功率的增大而增大。这是因为噪声与增益间存在对应关系,控制光的引入降低了系统的整体增益,从而增加了系统噪声。但考虑到额外器件的引入以及大幅度的增益抑制,NF只增加2.8 dB是非常理想的。此外,由图可知,噪声波动从控制前的1.10 dB分别降低至0.33、0.80和0.22 dB,证明系统对噪声波动范围实现了有效控制。由以上单信道实验结果可知,本文的增益控制系统在控制性能以及噪声性能方面都要优于反馈环控制和谐振腔控制,这是因为本系统没有激光形成条件的限制,可以对更大范围的输入光功率形成增益控制,同时本系统的增益控制幅度可以通过控制光源功率而自由调控,因而控制幅度更大。此外,本系统的控制光不需要多次穿过EDFA,所以引入的噪声更少,NF也更小。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3374874