我們分析了WDM系統(tǒng)中的EDFA性能特質。這個仿真系統(tǒng)是基于中國信息網絡現(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絡。噪聲的影響表現(xiàn)在不同的串擾上。同時也表明了節(jié)點隔離原理在光網絡中的應用也是很重要的。。

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WDM系統(tǒng)1550nm工作波長的范圍。它的優(yōu)點是：增益高，通常為10～35dB，能在較寬的波段內提供較為平坦的增益;噪聲系數(shù)較低，各個信道間的串擾較小，可級聯(lián)多個放大器;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;成本低，與再生電路相比具有較大的成本優(yōu)勢;結構簡單，易與傳輸光纖耦合。目前，EDFA的技術以及相關研究己經相當成熟，在實際中己經被廣泛的應用.其缺點是：提供的增益帶寬不夠寬，增益帶寬最多只有80nm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中增益差別會得到一個線性的積累。結果，當頻段中的最小增益OSNR還沒達到要求時，最大增益就已經過載了。因此現(xiàn)在的標準中EDFA的ΔGF就被限制在了1dB以下。

2.噪聲

當一個信號通過EDFA放大時，在放大的同時，也產生了自發(fā)輻射，就產生了噪聲。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增加。因此，最好這個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EDFA的輸入功率增加時，激發(fā)輻射會加速，就會導致反轉數(shù)減少，輻射弱化，增益飽和。這樣輸出功率就會達到穩(wěn)定。相同的泵譜功率下，后泵譜的輸出功率會比前泵譜大。因此，EDFA應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(CAINONET)是第一個運用基于WDM網格頂部結構技術的大型全光網絡，如圖1所示。

為了簡化，信號在網絡中的傳輸軌道等同于CAINONET中的點對點系統(tǒng)。我們?yōu)楦采w軌道最長的信號設計了一個模擬系統(tǒng)(如圖)。

6路 OXCs和5 路OADMs運用G.665光纖進行跨度80千米的連接，在光纖中有8個頻道間隔為200GHZ的頻道，每個頻道的比特率為2.5Gb/s。外部已調激光器模型被 -1的PRBS采用。光纖模型運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、一個光開關矩陣、MUX以及一個功率放大器組成。

OXC包括一個PA、一個DEMUX、一個光開關矩陣、一個MUX以及一個功率放大器組成。

結果與分析

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串擾情況下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，當功率放大器的噪聲小于9 dB，前置放大器的噪聲小于5dB時，系統(tǒng)的誤碼率能滿足通信系統(tǒng)的要求。我們可以看到，根據不同的串擾值，如40dB和50dB，曲線非常的相似而起誤碼率小于1× ;但串擾設置為30dB時，三條曲線相互重疊且誤碼率為1× ，這就遠遠達不到通信系統(tǒng)的要求。因此節(jié)點的隔離度應大于30dB。

2.EDFA ΔGF對誤碼率的影響

我們假設節(jié)點處輔助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)開關后電壓均等;(c)在開通前電壓均等，使用多路復用器后斷開功率放大器的電源。

當ΔGF>0.8dB時，在11節(jié)點之后的誤碼率大于1× ，由于電壓不均衡的線性積累，誤碼率迅速增加。當ΔGF=1.0dB時，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，應為受到“節(jié)點隔離原則”的制約，不均衡性只被限制在一根光纖及節(jié)點之外的范圍內�？傊�，在OXCs和OADM中應采用功率均衡。且EDFA的不平坦性應該限制在1dB以下。在“節(jié)點隔離原則”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

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

結論

1.ΔGF比誤碼率對系統(tǒng)有更大的影響。

2.EDFA的ΔGF應該設置在1dB以下且功率均衡應在開關陣列之前的節(jié)點設置。

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：

[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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