遥泵系统光纤通信论文范文

1遥泵系统中RGU的工作原理

EDF能对光信号进行放大的根本原因是EDF中的铒离子存在于不同的能级中，当它存在于高能级同时有一个光子通过时，该光子可以刺激它释放掉一部分能量而回到更加稳定的低能级。被释放掉的那部分能量会以新光子的形式传递出去。而释放出来的光子与激发它的光子的波长、频率、相位、偏振态和传输方向等完全一致，从而实现了信号光的放大。EDF的增益与光纤中铒离子浓度、掺杂半径、光纤长度、泵浦波长及功率、信号波长及功率等因素有关［2］。铒离子吸收发射截面图参见图。

2遥泵系统中拉曼效应的基本原理

同纤遥泵同时还利用了光纤的拉曼效应对信号光进行放大。拉曼效应是在光纤中传输高功率信号时发生的非线性效应（受激拉曼散射），泵浦光子的能量产生了一个与信号光同频率的光子和一个声子，高功率信号的一部分能量经拉曼效应传递给信号光，实现对信号光的放大［3］。拉曼增益强度与泵浦光强和泵浦光与信号光的频率差有很大关系，差值为13THz时，这种增益达到极点。因此，要放大1530～1605nm的工作波长，最佳泵浦源波长在1420～1500nm波段，遥泵的泵浦光波长为1480nm，产生的拉曼效应能够对信号光进行放大［3］。光纤中的受激拉曼增益谱如图4。EDFA泵浦光的波长一般为980和1480nm，其中1480nm波长的泵浦光具有更高的泵浦效率。遥泵系统中的RGU距离泵浦源较远（一般在50～100km），考虑到980nm波长的光在光纤中衰减较大，而1480nm波长的泵浦光具有更高的效率，因此一般选用1480nm波长的泵浦光。在单波系统中，远端RGU一般采用同向泵浦的方式。同向泵浦示意图参见图3。

3遥泵系统在电力系统超长距离传输中的应用

在埃塞俄比亚复兴大坝输变电工程中，由Gerd水电站至Dedesa变电站的光缆长度约为363km，采用G．655D光纤（康宁的Leaf大有效面积光纤）。由于光缆长度过长，整个系统的衰耗很大，必须在系统中采用遥泵放大技术。整个系统由光放大器、预放大器、EFEC、CoRFA（前向拉曼放大器）和遥泵等放大器件组成。超长距离无中继传输遥泵放大方案配置如图5所示。全段光纤的参数如下：光纤衰减系数为0．20dB／km，光缆衰减为72．6dB，固定接头衰减系数为0．01dB／km，固定接头衰减为3．63dB，活动连接器衰耗为1dB，光通道代价为2dB，光缆衰减富余度为5dB，总衰减为84．23dB，光纤色散系数为4．5ps／（nm•km），总色散为1633．5ps／nm，光放大器发送功率为17dBm，SBS＋前向喇曼等效增益为8dB，加预放后接收灵敏度为－38dBm，后向拉曼等效增益为6dB，EFEC功率增益为8dB，遥泵功率增益为9dB，功率电平富余度为1．77dBm。该遥泵系统采用同纤遥泵的工作方式。RPU发送的泵浦光功率为30．5dBm（波长为1480nm），RGU的有效输入泵浦功率为9～10dBm，考虑一定的余量，要求最终到达RGU的泵浦功率约为12dBm。波长为1480nm的泵浦光在G．655D光纤中的衰减系数约为0．24dB／km（含光纤熔接头损耗），因此RGU距RPU泵浦源的最佳距离L＝（30．5－12）／0．24＝77．08km。即需在距变电站约77km处，选择一个交通方便、便于维护的输电线路铁塔，将RGU安装在该铁塔上。我们将上述理论计算结果输入OTA（光传输系统分析）软件进行验算得知，当RGU距后端泵浦源的距离为77km时，前置放大器输出信号的OSNR（光信噪比）为13．85dB，符合系统设计要求。由OTA软件计算出的RGU距后端泵浦源的最优距离为89km，EDF的最佳长度约为27．8m，泵浦源功率为1000mW，前置放大器输出信号的理论OS－NR为15．97dB。

4结束语

遥泵放大技术是目前实现350km以上无中继光纤传输的最有效的技术之一。虽然目前遥泵放大技术在电力系统中还没有正式运用，但多年来电力系统开设了许多遥泵放大系统的试验光纤线路，经过多年的实践检验，遥泵技术已经逐步完善。在近期投入运行的多条长距离、大容量的特高压直流线路中有望正式采用该技术。遥泵技术在电力系统超长距无中继传输线路中的应用将会越来越广泛。

作者：王辉王琴张勇单位：中国电力工程顾问集团中南电力设计院国网湖北省电力公司运行检修公司国网湖北省电力公司信息通信公司