遠(yuǎn)程泵浦放大器及其應(yīng)用技術(shù)的研究分析

近年來，分布式光纖拉曼放大器(DFRA)因其優(yōu)異的噪聲特性成為大跨度傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。然而，對于超長距離傳輸系統(tǒng)，有時僅僅依靠拉曼放大器是不可能解決問題的，遠(yuǎn)程泵浦提供了一個很好的解決方案。遠(yuǎn)程泵浦光放大器(ROPA)，被稱為遠(yuǎn)程泵浦放大器，主要用于無中繼系統(tǒng)，以改善系統(tǒng)功率預(yù)算和延長傳輸跨度。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市群的崛起，長江三角洲、珠江三角洲和渤海灣出現(xiàn)了相鄰間隔不超過350公里的城市群。城市群中相鄰城市之間的通信可能成為未來無中繼傳輸?shù)南乱粋€應(yīng)用熱點(diǎn)。在歐洲、北美等發(fā)達(dá)地區(qū)和東南亞等鄰近地區(qū)，由于成本高或第三方的阻礙，地面光纜難以鋪設(shè)。此時，在相鄰的沿海城市之間鋪設(shè)潛艇無中繼系統(tǒng)已經(jīng)成為無中繼傳輸?shù)牧硪环N應(yīng)用。沼澤、沙漠、森林等無人區(qū)中繼站建設(shè)維護(hù)成本高，這是無中繼系統(tǒng)應(yīng)用的另一個重點(diǎn)。在國內(nèi)電網(wǎng)系統(tǒng)中，隨著超高壓電力技術(shù)的成熟，特別是隨著西電東送政策，的實(shí)施，電力通信網(wǎng)中對單跨300km輸電系統(tǒng)的需求也非常迫切。據(jù)統(tǒng)計，僅沙漠就占據(jù)了全球陸地面積的四分之一左右，再加上沼澤、森林、山地等無人區(qū)，無中繼傳輸在穿越無人區(qū)方面有著巨大的潛在市場應(yīng)用。目前，單跨長距離密集波分復(fù)用的成熟解決方案主要是通過拉曼前向糾錯實(shí)現(xiàn)的，因此研究長距離泵浦放大器對于擴(kuò)展長距離傳輸系統(tǒng)具有重要意義。
遠(yuǎn)程泵浦的實(shí)現(xiàn)原理
遠(yuǎn)程泵浦放大器，顧名思義，就是通過遠(yuǎn)程提供泵浦光實(shí)現(xiàn)光放大的光纖放大器。作為一個光放大器，泵浦光和增益介質(zhì)是必不可少的，所以遠(yuǎn)程泵浦光放大器主要由兩部分組成。一部分是提供泵浦單位的泵浦貨源；另一部分是作為增益的增益單位。因?yàn)槭瞧h(yuǎn)的泵浦，這兩個單位位于相距數(shù)百公里的不同地方。因?yàn)楸闷止馐紫纫獋鬏攷装俟铮员闷止獾妮敵龉β室蟊容^高。目前，有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)它，一種是通過大功率光纖激光器；另一種是通過IPBC將FP半導(dǎo)體激光器與外腔穩(wěn)頻結(jié)合，再通過普通WDM獲得高功率輸出。原理與拉曼泵浦模塊相同。因?yàn)樽鳛樵鲆鎲卧脑鲆娼橘|(zhì)是由摻鉺光纖制成的，所以普通EDFA最常用的泵浦光是980納米激光，但遠(yuǎn)程泵浦放大器不能使用980納米泵浦光。因?yàn)?80納米的泵浦光在傳輸光纖中是多模的，傳輸損耗很大，所以泵浦光只能選擇1480納米附近的光。其原理圖見如圖1。
遠(yuǎn)程泵浦放大器及其應(yīng)用技術(shù)的研究與分析
遠(yuǎn)程泵浦放大器及其應(yīng)用技術(shù)的研究與分析
圖1。遠(yuǎn)程泵浦基本原理示意圖
遠(yuǎn)程泵浦光放大器的分類
根據(jù)不同的泵浦模式，遠(yuǎn)程泵浦光放大器可以分為兩種類型：同纖泵浦和異纖泵浦所謂同纖泵浦是指泵浦光和信號光在同一根光纖中傳輸，異纖泵浦是指泵浦光和信號光在不同的光纖中傳輸，因此需要使用特殊的光纖將泵浦光傳輸?shù)綌?shù)百公里的增益單元。光纖泵浦可以為數(shù)百公里的增益單元提供泵浦光源，同時可以產(chǎn)生拉曼增益。由于泵浦波長集中在1480納米附近，其產(chǎn)生的拉曼增益平坦度很差，不適合密集波分復(fù)用系統(tǒng)應(yīng)用。因此，在密集波分復(fù)用系統(tǒng)中，不同光纖泵浦是優(yōu)選的，而在SDH系統(tǒng)中，相同光纖泵浦是優(yōu)選的。同一光纖泵浦的示意圖見如圖2:
圖2。遠(yuǎn)程泵浦基本原理示意圖
國外光纖泵浦示意圖見如圖3:
3.遠(yuǎn)程泵浦光放大器在SDH系統(tǒng)中的應(yīng)用
Accelink通過自身開發(fā)掌握了從器件制造到系統(tǒng)應(yīng)用的一套技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了單跨505km的2.5Gb/s無中繼傳輸，總傳輸損耗86dB。實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖見如圖5:
圖5。遠(yuǎn)程泵浦實(shí)現(xiàn)505km(86dB損耗)的實(shí)驗(yàn)裝置框圖
4.結(jié)論
Accelink開發(fā)了遠(yuǎn)程泵浦放大器及其應(yīng)用技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了單跨505km(86dB損耗)的無中繼傳輸。遠(yuǎn)程泵技術(shù)是解決超長距離傳輸問題的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。