遙泵系統光纖通信論文范文

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1遙泵系統中RGU的工作原理

EDF能對光信號進行放大的根本原因是EDF中的鉺離子存在于不同的能級中，當它存在于高能級同時有一個光子通過時，該光子可以刺激它釋放掉一部分能量而回到更加穩定的低能級。被釋放掉的那部分能量會以新光子的形式傳遞出去。而釋放出來的光子與激發它的光子的波長、頻率、相位、偏振態和傳輸方向等完全一致，從而實現了信號光的放大。EDF的增益與光纖中鉺離子濃度、摻雜半徑、光纖長度、泵浦波長及功率、信號波長及功率等因素有關［2］。鉺離子吸收發射截面圖參見圖。

2遙泵系統中拉曼效應的基本原理

同纖遙泵同時還利用了光纖的拉曼效應對信號光進行放大。拉曼效應是在光纖中傳輸高功率信號時發生的非線性效應（受激拉曼散射），泵浦光子的能量產生了一個與信號光同頻率的光子和一個聲子，高功率信號的一部分能量經拉曼效應傳遞給信號光，實現對信號光的放大［3］。拉曼增益強度與泵浦光強和泵浦光與信號光的頻率差有很大關系，差值為13THz時，這種增益達到極點。因此，要放大1530～1605nm的工作波長，最佳泵浦源波長在1420～1500nm波段，遙泵的泵浦光波長為1480nm，產生的拉曼效應能夠對信號光進行放大［3］。光纖中的受激拉曼增益譜如圖4。EDFA泵浦光的波長一般為980和1480nm，其中1480nm波長的泵浦光具有更高的泵浦效率。遙泵系統中的RGU距離泵浦源較遠（一般在50～100km），考慮到980nm波長的光在光纖中衰減較大，而1480nm波長的泵浦光具有更高的效率，因此一般選用1480nm波長的泵浦光。在單波系統中，遠端RGU一般采用同向泵浦的方式。同向泵浦示意圖參見圖3。

3遙泵系統在電力系統超長距離傳輸中的應用

在埃塞俄比亞復興大壩輸變電工程中，由Gerd水電站至Dedesa變電站的光纜長度約為363km，采用G．655D光纖（康寧的Leaf大有效面積光纖）。由于光纜長度過長，整個系統的衰耗很大，必須在系統中采用遙泵放大技術。整個系統由光放大器、預放大器、EFEC、CoRFA（前向拉曼放大器）和遙泵等放大器件組成。超長距離無中繼傳輸遙泵放大方案配置如圖5所示。全段光纖的參數如下：光纖衰減系數為0．20dB／km，光纜衰減為72．6dB，固定接頭衰減系數為0．01dB／km，固定接頭衰減為3．63dB，活動連接器衰耗為1dB，光通道代價為2dB，光纜衰減富余度為5dB，總衰減為84．23dB，光纖色散系數為4．5ps／（nm•km），總色散為1633．5ps／nm，光放大器發送功率為17dBm，SBS＋前向喇曼等效增益為8dB，加預放后接收靈敏度為－38dBm，后向拉曼等效增益為6dB，EFEC功率增益為8dB，遙泵功率增益為9dB，功率電平富余度為1．77dBm。該遙泵系統采用同纖遙泵的工作方式。RPU發送的泵浦光功率為30．5dBm（波長為1480nm），RGU的有效輸入泵浦功率為9～10dBm，考慮一定的余量，要求最終到達RGU的泵浦功率約為12dBm。波長為1480nm的泵浦光在G．655D光纖中的衰減系數約為0．24dB／km（含光纖熔接頭損耗），因此RGU距RPU泵浦源的最佳距離L＝（30．5－12）／0．24＝77．08km。即需在距變電站約77km處，選擇一個交通方便、便于維護的輸電線路鐵塔，將RGU安裝在該鐵塔上。我們將上述理論計算結果輸入OTA（光傳輸系統分析）軟件進行驗算得知，當RGU距后端泵浦源的距離為77km時，前置放大器輸出信號的OSNR（光信噪比）為13．85dB，符合系統設計要求。由OTA軟件計算出的RGU距后端泵浦源的最優距離為89km，EDF的最佳長度約為27．8m，泵浦源功率為1000mW，前置放大器輸出信號的理論OS－NR為15．97dB。

4結束語

遙泵放大技術是目前實現350km以上無中繼光纖傳輸的最有效的技術之一。雖然目前遙泵放大技術在電力系統中還沒有正式運用，但多年來電力系統開設了許多遙泵放大系統的試驗光纖線路，經過多年的實踐檢驗，遙泵技術已經逐步完善。在近期投入運行的多條長距離、大容量的特高壓直流線路中有望正式采用該技術。遙泵技術在電力系統超長距無中繼傳輸線路中的應用將會越來越廣泛。

作者：王輝王琴張勇單位：中國電力工程顧問集團中南電力設計院國網湖北省電力公司運行檢修公司國網湖北省電力公司信息通信公司