遠(yuǎn)程泵浦放大器及其應(yīng)用技術(shù)的研究分析

近年來(lái)，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(duì)于超長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)，有時(shí)僅僅依靠拉曼放大器是不可能解決問(wèn)題的，遠(yuǎn)程泵浦提供了一個(gè)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(wú)中繼系統(tǒng)，以改善系統(tǒng)功率預(yù)算和延長(zhǎng)傳輸跨度。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市群的崛起，長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲和渤海灣出現(xiàn)了相鄰間隔不超過(guò)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(lái)無(wú)中繼傳輸?shù)南乱粋€(gè)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(shí)，在相鄰的沿海城市之間鋪設(shè)潛艇無(wú)中繼系統(tǒng)已經(jīng)成為無(wú)中繼傳輸?shù)牧硪环N應(yīng)用。沼澤、沙漠、森林等無(wú)人區(qū)中繼站建設(shè)維護(hù)成本高，這是無(wú)中繼系統(tǒng)應(yīng)用的另一個(gè)重點(diǎn)。在國(guó)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(duì)單跨300km輸電系統(tǒng)的需求也非常迫切。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(wú)人區(qū)，無(wú)中繼傳輸在穿越無(wú)人區(qū)方面有著巨大的潛在市場(chǎng)應(yīng)用。目前，單跨長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用的成熟解決方案主要是通過(guò)拉曼前向糾錯(cuò)實(shí)現(xiàn)的，因此研究長(zhǎng)距離泵浦放大器對(duì)于擴(kuò)展長(zhǎng)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(guò)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(gè)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(gè)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?，所以泵浦光的輸出功率要求比較高。目前，有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)它，一種是通過(guò)大功率光纖激光器；另一種是通過(guò)IPBC將FP半導(dǎo)體激光器與外腔穩(wěn)頻結(jié)合，再通過(guò)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(jiàn)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(hào)光在同一根光纖中傳輸，異纖泵浦是指泵浦光和信號(hào)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(shí)可以產(chǎn)生拉曼增益。由于泵浦波長(zhǎng)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(jiàn)如圖2:
圖2。遠(yuǎn)程泵浦基本原理示意圖
國(guó)外光纖泵浦示意圖見(jiàn)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(guò)自身開(kāi)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(wú)中繼傳輸，總傳輸損耗86dB。實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)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(kāi)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(wú)中繼傳輸。遠(yuǎn)程泵技術(shù)是解決超長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。