TDM抽运光纤喇曼放大器电路设计及实验研究

论文摘要

随着现代通信技术的不断发展,光纤通信系统对信道容量的要求也越来越高。光放大器作为光纤通信的重要组成一直是人们研究的重点。光纤喇曼放大器(FRA)因为其具有宽带宽、噪声低、可实现分布式放大等一系列优势成为现代光纤通信中关键技术,在密集波分复用光通讯系统中得到广泛应用。但是光纤喇曼放大器也存在自身的缺点:例如因为对不同波长的光增益不同造成的增益不平坦,导致误码率升高。目前主要使用空间波分复用的方式,但这种方法会因为不同波长的波在光纤内相互干扰,发生非线性效应造成信噪比变低。针对这一问题,本文提出将时分复用运用到FRA中,使在一个时间点只有一种波长的光波,避免了多抽运光之间相互作用产生四波混频等非线性效应。设计了TDM抽运FRA,并设计出结构图,针对各部分功能进行介绍。然后针对TDM抽运FRA中电路部分——半导体激光器驱动系统进行设计与实验。首先设计出半导体激光器驱动电路,通过Multisim软件进行仿真,其中包括延时缓冲电路,实现了500ms的延时,有效防止了开关闭合时产生的电流浪涌可能对激光器造成的损害;设计出限流保护电路,利用继电器实现对激光器的过流保护,对现有设计进行了革新,增加了电压跟随器使保护电路更加稳定;针对激光器的电源驱动,设计了恒流源,实现对激光器进行稳定供电。采用专用基准电压芯片REF02设计基准电压源,实现5V输出,基于专用温度控制芯片MAX1978,设计出LD温控电路。基于仿真结果,搭建电路进行实验测试,恒流源实现了0.24%的高稳定度输出;基准电压源稳定度也达到0.2%;对保护电路进行多次试验,成功实现了对激光器的过流保护;对温度控制系统进行测试,成功实现了温度控制;为TDM抽运FRA下一步工作做好准备。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 本论文主要工作和章节安排
•   1.4 本章小结
• 第二章 TDM抽运FRA理论研究
•   2.1 FRA的基本原理
•     2.1.1 受激喇曼散射
•     2.1.2 FRA的分类
•     2.1.3 FRA抽运方式
•   2.2 FRA的特性
•     2.2.1 FRA的增益
•     2.2.2 FRA的噪声
•     2.2.3 FRA的偏振特性
•     2.2.4 FRA色散管理
•   2.3 时分复用（TDM）原理
•     2.3.1 时分复用基本原理
•     2.3.2 时间同步与划分
•     2.3.3 光时分复用
•   2.4 TDM抽运FRA概述
•   2.5 本章小结
• 第三章 TDM抽运FRA电路设计与研究
•   3.1 TDM抽运FRA设计
•   3.2 半导体激光器驱动系统
•     3.2.1 半导体激光器原理
•     3.2.2 半导体激光器驱动电路整体设计
•     3.2.3 延时缓冲电路模块
•     3.2.4 恒流源模块
•     3.2.5 保护电路模块
•     3.2.6 基准电压源模块
•   3.3 半导体激光器温度控制系统
•     3.3.1 半导体激光器的温度特性
•     3.3.2 PID控制
•     3.3.3 温度控制系统设计
•   3.4 系统控制部分
•   3.5 本章小结
• 第四章 TDM抽运FRA电路仿真与测试
•   4.1 半导体激光器驱动系统仿真与实验结果
•     4.1.1 延时缓冲电路仿真与实验
•     4.1.2 恒流源仿真与实验
•     4.1.3 基准电压源仿真与实验
•     4.1.4 保护电路仿真与实验
•     4.1.5 仿真实验结果分析
•   4.2 温控系统测试
•   4.3 本章小结
• 总结与展望
•   总结
•   展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 程前

导师: 邓华秋

关键词: 光纤喇曼放大器,时分复用,半导体激光器,驱动电路,温控系统

来源: 华南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,无线电电子学

单位: 华南理工大学

分类号: TN722;TN248.4

DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.001570

总页数: 65

文件大小: 3029K

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