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本文介绍一种增益可控的小型化EDFA,它采用两段光路的设计优化了增益和噪声。本文的工作主要分为两个部分。
在理论部分,首先提出了基于经典量子理论推导出的简化的量能级系统模型,基于这个模型给出了传输方程和速率方程。以此为基础,在不同的初始化条件下,计算了同向泵浦式EDFA的增益噪声性能,并给出了它们和泵浦功率、信号波长、功率光纤长度的关系。详细的EDFA各项性能的计算结果将在第二章中给出。根据这些分析,提出了EDFA性能的限制因素,并优化了光路。优化的光路为两段光路结构,主要是为了隔离反向传播的ASE(放大的自发辐射)噪声,从而优化了增益和噪声性能。
为了使EDFA模块的增益钳制在一个恒定值,需要对EDFA进行监测和控制,用集成数模混合器件监控泵浦的工作状态,用PIN管监测信号的输入和输出,从而控制泵浦的大小来钳制增益。以此同时,我们使用模拟PID算法构成回路监控泵浦激光器的制冷电流恒定激光器的温度。通过对所用集成电路的介绍,解释了电路工作原理。并且给出了两段光路的设计思想和光路结构。将光路和电路设计相结合,实际制作了增益可控的小型化EDFA模块,该模块的实物图在第四章中给出。
在完成了EDFA的样机制作以后,本文利用光谱仪,可调谐激光器对所制作的EDFA模块进行了实际测量,包括了增益谱、功率谱、噪声系数、增益锁定特性和控制电压曲线。给出了实测数据,同时对数据进行了分析,证实了该设计满足项目指标。实际制作的EDFA恒定增益约为17dB,增益抖动为0.5dB,泵浦温度控制在25±0.05℃上,0.5dB的平坦增益带宽为17nm。
最后对EDFA的研究做出了展望。