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       一切推理都必須從觀察和實(shí)驗(yàn)得來(lái)。—伽利略（G.Galilei）

一、增益均衡的必要性——滿足光纖通信系統(tǒng)所有信道對(duì)BER的要求

        EDFA增益不平坦，多級(jí)串聯(lián)后使不同波長(zhǎng)的光增益相差很大，這種光放大器線路的非一致性頻譜響應(yīng)，使長(zhǎng)距離傳輸系統(tǒng)的SNR下降。

        為此，每個(gè)中繼器使用增益平坦濾波器，糾正EDFA增益形狀和與波長(zhǎng)有關(guān)的光纖傳輸損耗引起的輸出功率-頻譜曲線的畸變。然而，這種光功率-頻譜特性的糾正，不能完全解決所有信道的偏差。所選器件參數(shù)不可能完全一致，制造過(guò)程也不可避免產(chǎn)生偏差。而且，光纖老化或光纜維修也會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的變化，進(jìn)而使功率-頻譜特性發(fā)生偏差。

二、增益均衡實(shí)現(xiàn)方法——預(yù)增強(qiáng)和插入增益平坦濾波器

        首先，采用功率預(yù)增強(qiáng)技術(shù)，根據(jù)每個(gè)波長(zhǎng)在線路中的損耗情況，使進(jìn)入每個(gè)WDM信道的光功率不同，從而使終端接收機(jī)對(duì)所有波長(zhǎng)信道接收的SNR（BER）都幾乎相同。

        其次，把增益平坦濾波器插入線路中，進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)均衡。實(shí)際上有4種增益平坦濾波技術(shù)。

        1）每個(gè)光放大器均有增益平坦濾波器。

        2）每10個(gè)光放大器插入一個(gè)固定增益平坦均衡器，補(bǔ)償放大器鏈路中殘留非一致性頻譜響應(yīng)，如圖10.4.1所示，沒(méi)有增益平坦均衡時(shí)，在1533~1569nm范圍（36nm）內(nèi)，增益波動(dòng)3dB，當(dāng)插入增益平坦均衡器后，只有0.25dB的波動(dòng)。

圖10.4.1固定增益均衡器對(duì)EDFA增益頻譜響應(yīng)的影響

        3）每10個(gè)放大器插入一個(gè)可調(diào)諧斜率均衡器，補(bǔ)償因器件老化和光纜維修引起的增益畸變。

        4）周期性地插入拉曼放大器，通過(guò)遙控拉曼泵浦功率，獲得可調(diào)諧傾斜增益，如圖10.4.2所示。

圖10.4.2 將拉曼放大插入EDFA鏈路中構(gòu)成調(diào)諧增益斜率均衡器

a）拉曼增益與波長(zhǎng)的關(guān)系b）拉曼放大產(chǎn)生增益傾斜

       有兩種可用的增益平坦技術(shù)，一種是無(wú)源均衡技術(shù)，另一種是有源均衡技術(shù)。均衡器也可以按它們糾正的目的分類，糾正增益-頻譜特性傾斜或斜率的，稱為斜率均衡器，糾正與殘留非線性有關(guān)傾斜的，稱為形狀均衡器。

三、無(wú)源均衡器——光濾波器均衡

       無(wú)源均衡器的特性在出廠前均已調(diào)整好。通常，每10~15個(gè)中繼器插入一個(gè)均衡器。 無(wú)源均衡器有斜率均衡器和形狀均衡器，兩者的區(qū)別在于是否與波長(zhǎng)有關(guān)，前者與波長(zhǎng)有關(guān)，而后者則無(wú)關(guān)。但兩者均由固定傳輸濾波器組成，用光纖熔接方法接入中繼器盒。

       一種無(wú)源均衡器用多個(gè)介質(zhì)薄膜光濾波器（4.4.2節(jié)）或布拉格光纖光柵濾波器（4.3.2節(jié)）組成，典型均衡器的構(gòu)成如圖10.4.3所示，在包含8對(duì)光纖的中繼器盒中，只用一個(gè)均衡器即可。通常，均衡器的均衡范圍為1~6dB，插入損耗為3~7dB。需要均衡的區(qū)段增益-頻譜特性形狀，以及濾波器的傳輸特性，通常直接測(cè)量決定。無(wú)源均衡器直流電阻小于0.5Ω，不需要供電。

圖10.4.3由濾波器構(gòu)成的無(wú)源均衡器

a）單個(gè)濾波器構(gòu)成b）無(wú)源均衡器同時(shí)補(bǔ)償8個(gè)光纖對(duì)的增益

四、有源均衡器——有源濾波

       在輸出功率自動(dòng)控制的中繼器中，輸入信號(hào)功率的下降將引起短波長(zhǎng)信號(hào)EDFA增益的增加，于是產(chǎn)生了負(fù)的斜率，即頻帶內(nèi)短波長(zhǎng)信道將攜帶更多的功率，使用有源均衡器可以均衡這種特性。網(wǎng)絡(luò)壽命期內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)管理者在任何時(shí)間均可以發(fā)送指令，通過(guò)光纖傳送給中繼器監(jiān)控電路，進(jìn)行增益斜率調(diào)整。

        用于1個(gè)光纖對(duì)的有源斜率均衡器如圖10.4.4所示，該均衡器利用法拉第磁光效應(yīng)（見(jiàn)5.1.1節(jié)），使入射光偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，其磁場(chǎng)由通電線圈產(chǎn)生。波長(zhǎng)不同，旋轉(zhuǎn)角度也不同，法拉第旋轉(zhuǎn)器輸出端對(duì)WDM波段內(nèi)不同波長(zhǎng)信道信號(hào)提供不同的線性衰減特性，即檢偏器輸出傾斜的增益-頻譜特性，可用于對(duì)輸入WDM信道信號(hào)增益的糾正。不同的偏流產(chǎn)生不同的傾斜校正，使用監(jiān)控信號(hào)設(shè)置一套偏置電流對(duì)其校正。圖10.4.4a監(jiān)控電路中的PIN光檢測(cè)器接收終端站發(fā)送來(lái)的監(jiān)控指令，被監(jiān)控電路接收理解，并對(duì)光纖對(duì)上的有源濾波器獨(dú)立控制。傾斜糾正范圍典型值為±4dB，提供的平坦偏差為0.1~0.4dB。