1 背景
电视信号传输方式包括地面发射、微波传送、卫星传送和光纤传输。其中，光纤由于其损耗低、带宽大，成为电视信号传输的理想媒质。此外，1550nm光调制技术的应用和光纤通信技术的成熟，使1550nm光纤传输成为目前电视信号传输的主流方式。在1550nm光纤电视传输系统中，掺铒光纤放大器（EDFA）因其补偿了光纤线路中的衰减，无疑极大地提高了系统性能，降低了系统成本，是光纤电视蓬勃发展的关键因素。
随着FTTX的推进，光纤结点数量越来越多，光信号的分路损耗也越来越大，因此系统的功率预算不断增加，对EDFA的输出功率要求也不断提高。但是，由于EDFA的单模泵浦机理限制了注入泵浦的光功率水平，传统的EDFA很难实现高功率输出或者单位功率的成本非常昂贵。据了解，目前商用EDFA的最大饱和输出功率为500mW左右，这显然很难满足光纤CATV系统的应用要求。为了获得高功率输出，铒镱共掺双包层光纤放大器（EYDFA）越来越受到关注。EYDFA采用了多模泵浦激光器和铒镱共掺双包层光纤（EYDF），突破了传统EDFA的功率限制。目前，可用的电信级多模泵浦激光器功率可达8W（915—975nm，相应的工业级泵浦激光器则更高），而EYDF的双包层结构和纤芯铒镱共掺技术则很好地解决了多模泵吸收和单模1550nm信号放大的问题，此外，两者利用光纤合波器连接，可实现多个泵浦激光器同时同向泵浦单根EYDF。目前武汉光迅科技股份有限公司（简称光迅）开发的EYDFA产品的最大输出功率可达10W，在光纤CATV网和三网融合系统中已有较大规模的应用。
2 EYDFA产品特点
EYDFA已经有20年以上的研究历史，相关技术已经非常成熟，而且在光纤激光器领域具有更大的应用，输出功率可达数百瓦甚至上千瓦。不过，CATV系统用EYDFA尤其独有的发展特点：
1）高输出功率不再是关键指标。目前，CATV系统用EYDFA的输出功率很容易就达到数瓦，覆盖数千个光结点，这样的功率等级已完全可以满足CATV系统的应用要求，虽然进一步增加提高输出功率有利于降低每毫瓦功率的成本，但也会带来失效维护影响面过大的弊端。
2）将低成本方案进行到底。相对于传统EDFA，EYDFA虽然已经是超低成本方案，但为了深入推进FTTX，节约项目预算，CATV系统商在要求可靠性的同时，会不懈地提出降低成本的要求。此外，随着EYDFA技术的普及和关键原材料的成熟，EYDFA供应商会随着CATV产业的发展而越来越多，竞争也会越来越激烈，其集中表现就是将EYDFA的低成本方案进行到底。
3）准确的产品性能管理。这里的产品性能包括技术指标和可靠性两方面。虽然优越的产品性能可以得到良好的系统指标和稳定性，但成本也相应地增加，竞争力大受限制。EYDFA供应商只有准确地管理产品技术指标和可靠性，其产品才能更好地满足市场需求。
3 光迅科技EYDFA产品
光迅科技自2003年就开始EYDFA的研究，拥有强大的技术平台，产品设计灵活，功能丰富，主要标准化产品的关键指标由图1和表1所示。由图表可以看出，现阶段，光迅的EYDFA产品具有如下特点：
1）27~40dBm的输出功率可满足客户各类CATV系统设计的需求。
2）应用丰富。除了主流应用单波长CATV系统，光迅的EYDFA还支持增益平坦的多波长放大和保偏放大，分别对应的典型应用为多波长CATV系统和多普勒激光雷达测速。
3）多款机械尺寸的模块设计供客户灵活选择，其中108x70x20mm的Mini型设计可为客户提供紧凑的解决方案。
4）模块电源设计灵活，可根据客户需求在12~60VDC范围配置；机架产品的电源配置也相当分布，可适应多种供电形式。
5）产品标准化又不失灵活性，可为客户的各类应用提供准确的产品，从而保证性价比。
图1 光迅主要标准化EYDFA产品概览
表1 光迅主要标准化EYDFA产品关键指标
4 光迅EYDFA产品应用
除了简单的单波长光纤CATV系统应用，光迅的EYDFA系列产品还在三网融合系统和多波长CATV系统具有广泛的应用。
4.1 三网融合应用
为了充分利用光纤和设备资源，节省运行和维护费用，人们选择点到多点的无源光网络（PON）作接入，而在此基础上实现传统电信网、计算机网和有线电视网的三网融合则是进一步降低成本的可行、有效的方案，也是网络发展的大趋势。
图2为目前应用较广的一种基于PON结构的FTTX/三网融合方案，应用波分复用（WDM）技术实现上行1310nm波段、下行1490nm波段和广播CATV 1550nm波段信号光的单纤传输，并使用时分复用（TDM）技术实现多用户的带宽共享。
图2 基于PON结构的FTTH方案示意图，OLT-Optical Line Terminal，ODN-Optical Distribution Network，ONU-Optical Network Unit
基于此应用需求，光迅的光功率放大管理系统（OPAMS）应运而生。由图3所示，OPAMS集成了EYDFA、1xN光分路器和N路1310+1490/1550WDM，1550nmCATV信号通过EYDFA放大后，由光分路器均分为N份，每一路CATV信号分别与1310nm/1550nm数据业务信号合波，实现单纤传输。OPAMS可设计为1U或2U的机架形式，内部不同器件尾纤的接续都采用了高稳定性和低损耗的光纤熔接方式，为客户的FTTH/三网融合系统设计提供了紧凑、高性能的解决方案。
图3 三网合一系统中的光信号合成
3.2 WDM-CATV系统中的应用
应用WDM技术是光纤CATV系统升级的一个重要方向，它能在光域进行节目的上/下，避免“光-RF-光”的转换，同时增加网络的可扩展性和灵活性，也能有效降低运行、维护和升级成本。图4是利用WDM方式提供差异化服务的CATV系统实例，其中不同波长承载不同服务质量的CATV信号，每一波长对应同一类型需求的用户群，其中增益平坦高功率光放大器（GF-HPOA）是为了克服各波长光信号的传输损耗和分波损耗。当网络的差异化服务程度较高且用户数较多时，使用增益平坦EYDFA能够有效降低系统的单位功率成本。
图4 利用WDM方式提供差异化服务的CATV系统示意图
4 前景展望
EYDFA作为EDFA在高功率等级的延伸，技术已趋于成熟，在光纤CATV领域已经有了广泛的应用。随着三网融合和FTTH的推进，尤其是中国国内广电业务的拓展，EYDFA的需求会越来越大，系统商对产品性价比要求越来越高，EYDFA供应商之间的竞争也会越来越激烈。光迅科技凭借强大的技术平台、垂直集成能力和规模优势，将继续为客户提供高性价比的EYDFA产品和解决方案。 
