超长距离无中继光纤通信铒纤接续盒的设计与制作

摘要

掺铒光纤放大器(EDFA)的稳定工作对超长距离光纤传输系统的建立和稳定运行具有重要意义。本论文着重研究了其中的关键部分遥泵放大技术,从理论上研究和用MATLAB进行数值仿真,得到温度对掺铒光纤放大器的性能的影响,信号增益随着温度上升而下降,噪声指数却随着温度上升而增大。其主要的原因在于温度变化影响了电子在铒离子次能级上的分布,并设计实验论证了这个结果。
　　本论文基于掺铒光纤放大器的温度特性设计和制作了铒纤温控盒,并在工程上进行了实验。设计了盒体机械结构,提出创新的散热解决方案,解决了密闭空间无空气对流的散热问题,并对该结构做了热力学计算,得到维持铒纤工作温度所需的制冷量,为太阳能电池板和蓄电池的选型提供理论依据。对接续盒内各种器件的摆放和各种线路的走势进行了精心的布局,使盒内简洁明了,便于工程上的实际安装,还提出在电塔上进行实际施工的安装方案。本论文选取光伏系统作为温控电路的供电方案,分析计算了EDFA接续盒保持工作温度需要的功耗,建立模型计算了系统需要的蓄电池容量和太阳能电池板功率,比较市场上的各种产品并选取适合本系统用的蓄电池、太阳能电池板以及太阳能电源控制器。设计了三级防雷滤波电路,使得铒纤接续盒能在野外稳定运行。研究了TEC的工作原理并选取合适的TEC产品作为系统温控的制冷加热单元。采用ADN8831作为电路主芯片,构建温度传感、差分放大、功率放大和低通滤波几个功能模块,完成TEC驱动电路设计。

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第一章 绪论

1.1 课题来源和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的主要内容

第二章 EDFA温度特性研究

2.1掺铒光纤放大器工作原理

2.2理论模型

2.3 数值仿真模型

2.4数值仿真结果和分析

2.5实验装置

2.6实验结果和分析

2.7 本章小结

第三章 铒纤接续盒设计

3.1 温控铒纤接续盒结构设计

3.2 铒纤接续盒热力学分析

3.3 遥泵放大增益单元实物

3.4 本章小结

第四章 温控电路设计

4.1太阳能电源系统

4.2 防雷抗干扰电路

4.3半导体制冷片

4.4 TEC驱动电路设计

4.6 本章小结

第五章 遥泵增益单元性能分析

5.1 超长距离无中继光纤通信系统

5.2 实验结果和分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献