我們分析了WDM系統(tǒng)中的EDFA性能特質(zhì)。這個(gè)仿真系統(tǒng)是基于中國信息網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、噪聲的影響，和在誤碼率對EDFA增益平坦性和輸出功率的影響以及鱗狀網(wǎng)絡(luò)。噪聲的影響表現(xiàn)在不同的串?dāng)_上。同時(shí)也表明了節(jié)點(diǎn)隔離原理在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用也是很重要的。。

EDFA 的介紹

EDFA通常工作在1530nm～1565nm光纖損耗最低的窗口，增益譜比較平坦的部分是1540nm～1560nm，幾乎可以覆蓋整個(gè)WDM系統(tǒng)1550nm工作波長的范圍。它的優(yōu)點(diǎn)是：增益高，通常為10～35dB，能在較寬的波段內(nèi)提供較為平坦的增益;噪聲系數(shù)較低，各個(gè)信道間的串?dāng)_較小，可級聯(lián)多個(gè)放大器;與線路的耦合損耗小;具有透明性，放大特性與系統(tǒng)比特率、信號格式和編碼無關(guān);成本低，與再生電路相比具有較大的成本優(yōu)勢;結(jié)構(gòu)簡單，易與傳輸光纖耦合。目前，EDFA的技術(shù)以及相關(guān)研究己經(jīng)相當(dāng)成熟，在實(shí)際中己經(jīng)被廣泛的應(yīng)用.其缺點(diǎn)是：提供的增益帶寬不夠?qū)挘�增益帶寬最多只�?0nm左右，目前商用化的通常只有30nm，制約了光纖所容納的波長信道數(shù);泵浦源壽命不長;存在輸出功率的控制和不同波長通道的增益均衡問題。

EDFA的特性

1。增益平坦性

增益平坦性的定義是指增益帶上的最大增益和最小增益之差，用ΔGF來表示。很明顯在WDM系統(tǒng)中ΔGF越小越好。然而，不同通道的增益都是各不相同的。特別的，在多級EDFA中增益差別會(huì)得到一個(gè)線性的積累。結(jié)果，當(dāng)頻段中的最小增益OSNR還沒達(dá)到要求時(shí)，最大增益就已經(jīng)過載了。因此現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)中EDFA的ΔGF就被限制在了1dB以下。

2.噪聲

當(dāng)一個(gè)信號通過EDFA放大時(shí)，在放大的同時(shí)，也產(chǎn)生了自發(fā)輻射，就產(chǎn)生了噪聲。理論分析表明，對于小信號，增大輸入功率能夠略微地減少噪聲，但飽和情況下增加輸入功率噪聲就會(huì)增加。因此，最好這個(gè)前置放大器能夠配置成980nm并且最好工作在小信號狀態(tài)下。

3.功率

當(dāng)EDFA的輸入功率增加時(shí)，激發(fā)輻射會(huì)加速，就會(huì)導(dǎo)致反轉(zhuǎn)數(shù)減少，輻射弱化，增益飽和。這樣輸出功率就會(huì)達(dá)到穩(wěn)定。相同的泵譜功率下，后泵譜的輸出功率會(huì)比前泵譜大。因此，EDFA應(yīng)該工作在深度飽和及后泵狀態(tài)下。目前，EDFA的輸出功率能已達(dá)到19dBm了。由于受到光纖非線性和激光輸出功率的限制，EDFA的輸出功率要求低于17dBm。

系統(tǒng)模擬

中國高速示范信息網(wǎng)(CAINONET)是第一個(gè)運(yùn)用基于WDM網(wǎng)格頂部結(jié)構(gòu)技術(shù)的大型全光網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

為了簡化，信號在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸軌道等同于CAINONET中的點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)。我們?yōu)楦采w軌道最長的信號設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬系統(tǒng)(如圖)。

6路 OXCs和5 路OADMs運(yùn)用G.665光纖進(jìn)行跨度80千米的連接，在光纖中有8個(gè)頻道間隔為200GHZ的頻道，每個(gè)頻道的比特率為2.5Gb/s。外部已調(diào)激光器模型被 -1的PRBS采用。光纖模型運(yùn)用分布頻譜法解決了描述光纖中線性極化光波傳播的非線性NLS方程，考慮了SRS、FWM、SPM、XPM、GVD、二級GVD以及光纖衰減等因素。OADM由PA、DEMUX、一個(gè)光開關(guān)矩陣、MUX以及一個(gè)功率放大器組成。

OXC包括一個(gè)PA、一個(gè)DEMUX、一個(gè)光開關(guān)矩陣、一個(gè)MUX以及一個(gè)功率放大器組成。

結(jié)果與分析

1. 摻鉺光纖放大器噪聲系數(shù)NF(ɑ)對 誤碼率BER性能的影響

我們模擬在不同開關(guān)串?dāng)_情況下OXCs和OADM的前置放大器與功率放大器的誤碼率隨噪聲系數(shù)的變化。由于通道具有隨機(jī)性，任意通道都具有代表性。這里我們的研究5通道誤碼率隨噪聲系數(shù)增加的變化是不明顯的。由于其他組件的參數(shù)理想，當(dāng)功率放大器的噪聲小于9 dB，前置放大器的噪聲小于5dB時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率能滿足通信系統(tǒng)的要求。我們可以看到，根據(jù)不同的串?dāng)_值，如40dB和50dB，曲線非常的相似而起誤碼率小于1× ;但串?dāng)_設(shè)置為30dB時(shí)，三條曲線相互重疊且誤碼率為1× ，這就遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到通信系統(tǒng)的要求。因此節(jié)點(diǎn)的隔離度應(yīng)大于30dB。

2.EDFA ΔGF對誤碼率的影響

我們假設(shè)節(jié)點(diǎn)處輔助EDFA的恒定輸出功率為12dBm,且EDFA的平坦性是一致的。我們在三種條件下觀察信號通過5路OADM和6路OXCS后的誤碼率。(a)電壓不等;(b)開關(guān)后電壓均等;(c)在開通前電壓均等，使用多路復(fù)用器后斷開功率放大器的電源。

當(dāng)ΔGF>0.8dB時(shí)，在11節(jié)點(diǎn)之后的誤碼率大于1× ，由于電壓不均衡的線性積累，誤碼率迅速增加。當(dāng)ΔGF=1.0dB時(shí)，誤碼率為1× .誤碼率同(a)情況下相比有很大改善。由于功率放大器的不平坦性對節(jié)點(diǎn)和光纖的影響，ΔGF的影響非常明顯。圖10所示的誤碼率是這三種情況中最好的。同(b)情況相比，ΔGF的影響是不明顯的，應(yīng)為受到“節(jié)點(diǎn)隔離原則”的制約，不均衡性只被限制在一根光纖及節(jié)點(diǎn)之外的范圍內(nèi)�？傊�，在OXCs和OADM中應(yīng)采用功率均衡。且EDFA的不平坦性應(yīng)該限制在1dB以下。在“節(jié)點(diǎn)隔離原則”下最好在開通前使功率均等。

3.EDFA輸出功率對誤碼率的影響

當(dāng)功率放大器的輸出功率從7dB變化到15dB時(shí)，最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的誤碼率曲線如圖11所示。功率放大器的最佳輸出功率值為12dBm，當(dāng)功率在9~12dBm范圍內(nèi)時(shí)，誤碼率變化非常微小。當(dāng)誤碼率在14dBm，誤碼率迅速增大。

結(jié)論

1.ΔGF比誤碼率對系統(tǒng)有更大的影響。

2.EDFA的ΔGF應(yīng)該設(shè)置在1dB以下且功率均衡應(yīng)在開關(guān)陣列之前的節(jié)點(diǎn)設(shè)置。

3.12dBm是功率放大器最理想的輸出功率，許可的功率值為9dBm~13dBm。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《Influence of EDFA’s Characteristics on Performance of All optical Network》 WANG Tian—zhu，YU Chong—xiu，LIN Ming，LIU Jian—ping Semiconductor May 2002.

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