增益平坦型铒镱共掺双包层光纤放大器及其应用

图2 GF-EYDCFA的GFF衰减谱

　　　　　　　　　　　　　　图3 GF-EYDCFA的增益谱、噪声谱

　　考虑批量生产中的个体差异和产品可靠性所需的指标余量，光迅科技的GF-EYDCFA产品的关键指标如表1所示。可以看出，GF-EYDCFA的各项性能指标均达到了GF-EDFA同类产品的水平，而其2W的高输出功率水平则是GF-EDFA望尘莫及的。此外，通过调节GF-EYDCFA的相关设计，其工作波长可进一步拓宽至1535-1565nm，总输出功率也可在0.5W到2W范围内任意选择。

表1 光迅科技GF-EYDCFA产品的关键指标

　　3 GF-EYDCFA在WDM-CATV系统中的应用

　　应用WDM技术是光纤CATV系统升级的一个重要方向，它能在光域进行节目的上/下，避免"光-RF-光"的转换，同时增加网络的可扩展性和灵活性，也能有效降低运行、维护和升级成本[7]。关于WDM-CATV方案已有不少研究[7,8]和应用案例，采用1550nm激光器发射机组和EDFA的多波长视频传输网络的典型应用[8]如图4所示。主前端通过卫星接收等方式获得节目源，将节目源按需求分配、组合和编码后调制到波长为的C波段光波上，并由波分复用器（WDM）合波后通过一级自愈环传送至一级集线器（PH）；PH取用一级自愈环上部分波长的光信号，再经二级自愈环送至二级集线器（SH）；SH对光信号进行处理并通过功率分配器分配至各光节点，用于广播或窄波。光纤线路中，EDFA是为了补偿光纤传输损耗和光功率分配损耗，在多波长光信号传输的光路中则必须使用GF-EDFA，而GF-EYDCFA应用于用户密集和波长数较多的网络，能解决GF-EDFA功率水平不够和常规EYDCFA增益不均衡的问题。此外，高功率GF-EYDCFA还能减小系统终端各波长信号的功率差异。由于采用薄膜滤波器技术制造的同一批GFF具有相同的衰减谱偏差，因此实际网络中同类光放大器（OA）的增益谱是相似的，所以如果多个OA级联——即光信号经OA放大后传输或分波，当光功率降至一定水平时再经另一个OA放大，然后接着传输，如此重复，直至到达光节点——虽然能有效克服较大的传输或分波损耗，但级联OA的GF必定会劣化，而且级联个数越多，最终的GF越差，从而影响系统性能。所以，使用高功率的GF-EYDCFA以相对减少系统中OA的使用个数，能有效降低因OA级联而造成的GF劣化。

图4 采用1550nm激光器发射机组和EDFA的多波长视频传输网络

图5 利用WDM方式提供差异化服务的CATV系统示意图

　　图5是利用WDM方式提供差异化服务的CATV系统实例，其中不同波长承载不同服务质量的CATV信号，每一波长对应同一类型需求的用户群，其中增益平坦光放大器（GF-OA）是为了克服各波长光信号的传输损耗和分波损耗。当网络的差异化服务程度较高且用户数较多时，使用GF-EYDCFA能够有效降低OA的单位功率成本。光迅科技1W和0.5W输出的GF-EYDCFA产品已成功应用于类似的CATV系统。

　　4 总结

　　本文介绍了增益平坦型铒镱共掺双包层光纤放大器（GF-EYDCFA）的基本原理：铒镱共掺双包层光纤放大技术和增益均衡技术相结合，能实现多波长信号光高功率且增益均衡地放大。光迅科技现有GF-EYDCFA产品的主要性能指标，如增益平坦度<0.25dB和噪声指数<5.5dB，与同类掺铒光纤放大器（EDFA）产品相当，但其输出功率大于1W，远高于目前EDFA的最高水平。此外，结合光迅科技相关产品的应用实例，本文还介绍了GF-EYDCFA在WDM-CATV系统中的应用。GF-EYDCFA能有效补偿多波长信号光的传输损耗和功率分配损耗，弥补了EDFA在输出功率水平方面的不足；同时GF-EYDCFA能大大减少光放大器的使用数量，节约成本，也能明显减小由于光放大器级联造成的增益平坦度劣化。