光纤通信中的色散补偿实验仿真(8)

图2-3 DFB激光器的结构

DFB激光器与一般F-P激光器相比，主要具有以下两大优点：

其一，动态单纵模窄线宽振荡：由于DFB激光器中光栅的间距（A）很小，形成了一个微型谐振腔，对波长具有良好的选择性，使主模和边模值增益相对较大，从而得到比F-P腔激光器窄很多的线宽，并能保持动态单纵模振荡。这里所说的―动态‖，是指在高速调制下也能保持单纵模振荡，当然动态的谱宽要比静态的谱宽大一点，但还是比F-P腔激光器小很多。

其二，波长稳定性好：由于DFB激光器内的光栅有助于锁定在给定的波长上，其温度漂移约为0.8A/C，比F-P腔激光器要好得多。

DFB激光器的光栅是制作的有源区的波导层上，这是光栅起分布反馈的作用，所以不再需要端面反射镜。DBR激光器的光源是制作在有源区两端外的波导层上，这时光栅起着端面反射镜的作用。图2-4为DBR激光器的结构图。

图2-4 DBR激光器

量子阱半导体激光器：量子阱半导体激光器是一种窄带隙有源区夹在宽带隙半导体材料中间或交替重叠生长的半导体激光器，是一种很有发展前途的激光器。

量子阱激光器与一般激光器相比，有一些不同的地方：

阈值值电流低：由于其结构中―阱‖的作用，使电子和空穴被限制在很薄的有源区内，造成有源区内粒子数反转浓度很高，因而大大降低了阈值电流。

线宽变窄：由于量子阱中带间复合的特点，造成线宽增大系数变小，从而减小了光谱中的线宽，与双异质激光器相比，可缩小近一倍。

2.2.2 马赫曾德干涉仪

马赫曾德干涉仪（Mach-Zehnder; inter-ferometer）是用分振幅法产生双光束以实现干

涉的仪器。1810年，托马斯·杨在英国皇家学会上宣读了关于薄膜色的论文。论文进一步扩充和发展了惠更斯的波动说，明确地提出了光具有频率和波长，完善了光波的概念。他比较圆满地解释了牛顿环的干涉现象，认为―当有不同起源的两个振动运动或者完全相同，或者在方向很接近时，那么它们的共同作用等于它们每一个振动单独所发生的作用之和。‖这在实际上已经提出了光的相干条件及干涉原理。这一年，他在发表于《哲学会报》上的论文中，全面地阐述了干涉原理：―同一束光的两不同部分以不同的路径，要么完全一样地、要么在方向上十分接近地进入眼睛，在光线的路程差是某个长度的整数倍的地方，光就被加强，而在干涉区域中间状态，光将最强；对于不同颜色的光束来说，这个长度是不同的。‖

马赫曾德干涉仪由于不带有纤端反射镜，需要增加一个3dB分路器，如图2-5。

图2-5 马赫曾德干涉仪原理

光源发出的相干光经3dB分路器分为光强1：1的两束光分别进入信号臂光纤和参考臂光纤，两束光经第二个3dB分路器汇合相干形成干涉条纹。M—Z干涉仪的优点是不带纤端反射镜，克服了迈克耳逊干涉仪回波干扰的缺点，因而在光纤传感技术领域得到了比迈克耳逊干涉仪更为广泛的应用。

2.2.3 光放大器

在WDM系统中，光放大器有3种应用：发送侧波分复用器之后放大信号的光放大器——功率放大器，线路上的光放大器——线路放大器，接收侧解复用器之前的光放大器——前置放大器。迄今为止，人们已研究成功3种光放大器，即半导体激光放大器、非线性光纤拉曼放大器和掺稀土元素的光纤放大器。掺稀土元素的光纤放大器又可分为掺铒光纤放大器（EDFA）和掺镨光纤放大器（PDFA），其中，EDFA适合于长波长1550nm窗口的光信号放大，而PDFA适用于1310nm窗口的光信号。目前已经达到实用化水平并在WDM系统应用的就是掺铒光纤放大器EDFA。

一个典型的EDFA由掺铒光纤、泵浦源和波分复用器组成。其中掺铒光纤提供放大，泵浦源提供足够强的泵浦功率，波分复用器将信号与泵浦光混合，掺铒光纤放大器构成如图2-6所示。