远程泵浦放大器及其应用技术的研究分析
2021-03-10 18:24:12
近年来,分布式光纤拉曼放大器(DFRA)因其优异的噪声特性成为大跨度传输的关键技术。然而,对于超长距离传输系统,有时仅仅依靠拉曼放大器是不可能解决问题的,远程泵浦提供了一个很好的解决方案。远程泵浦光放大器(ROPA),被称为远程泵浦放大器,主要用于无中继系统,以改善系统功率预算和延长传输跨度。随着经济的快速发展和城市群的崛起,长江三角洲、珠江三角洲和渤海湾出现了相邻间隔不超过350公里的城市群。城市群中相邻城市之间的通信可能成为未来无中继传输的下一个应用热点。在欧洲、北美等发达地区和东南亚等邻近地区,由于成本高或第三方的阻碍,地面光缆难以铺设。此时,在相邻的沿海城市之间铺设潜艇无中继系统已经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成本高,这是无中继系统应用的另一个重点。在国内电网系统中,随着超高压电力技术的成熟,特别是随着西电东送政策,的实施,电力通信网中对单跨300km输电系统的需求也非常迫切。据统计,仅沙漠就占据了全球陆地面积的四分之一左右,再加上沼泽、森林、山地等无人区,无中继传输在穿越无人区方面有着巨大的潜在市场应用。目前,单跨长距离密集波分复用的成熟解决方案主要是通过拉曼前向纠错实现的,因此研究长距离泵浦放大器对于扩展长距离传输系统具有重要意义。
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实现光放大的光纤放大器。作为一个光放大器,泵浦光和增益介质是必不可少的,所以远程泵浦光放大器主要由两部分组成。一部分是提供泵浦单位的泵浦货源;另一部分是作为增益的增益单位。因为是偏远的泵浦,这两个单位位于相距数百公里的不同地方。因为泵浦光首先要传输几百公里,所以泵浦光的输出功率要求比较高。目前,有两种方法可以实现它,一种是通过大功率光纤激光器;另一种是通过IPBC将FP半导体激光器与外腔稳频结合,再通过普通WDM获得高功率输出。原理与拉曼泵浦模块相同。因为作为增益单元的增益介质是由掺铒光纤制成的,所以普通EDFA最常用的泵浦光是980纳米激光,但远程泵浦放大器不能使用980纳米泵浦光。因为980纳米的泵浦光在传输光纤中是多模的,传输损耗很大,所以泵浦光只能选择1480纳米附近的光。其原理图见如图1。
远程泵浦放大器及其应用技术的研究与分析
远程泵浦放大器及其应用技术的研究与分析
图1。远程泵浦基本原理示意图
远程泵浦光放大器的分类
根据不同的泵浦模式,远程泵浦光放大器可以分为两种类型:同纤泵浦和异纤泵浦所谓同纤泵浦是指泵浦光和信号光在同一根光纤中传输,异纤泵浦是指泵浦光和信号光在不同的光纤中传输,因此需要使用特殊的光纤将泵浦光传输到数百公里的增益单元。光纤泵浦可以为数百公里的增益单元提供泵浦光源,同时可以产生拉曼增益。由于泵浦波长集中在1480纳米附近,其产生的拉曼增益平坦度很差,不适合密集波分复用系统应用。因此,在密集波分复用系统中,不同光纤泵浦是优选的,而在SDH系统中,相同光纤泵浦是优选的。同一光纤泵浦的示意图见如图2:
图2。远程泵浦基本原理示意图
国外光纤泵浦示意图见如图3:
3.远程泵浦光放大器在SDH系统中的应用
Accelink通过自身开发掌握了从器件制造到系统应用的一套技术,在实验室实现了单跨505km的2.5Gb/s无中继传输,总传输损耗86dB。实验结构图见如图5:
图5。远程泵浦实现505km(86dB损耗)的实验装置框图
4.结论
Accelink开发了远程泵浦放大器及其应用技术,在实验室实现了单跨505km(86dB损耗)的无中继传输。远程泵技术是解决超长距离传输问题的另一项关键技术。