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光纖放大器

以下內(nèi)容由康冠光電為您提供，希望對同行業(yè)的朋友有所幫助。

EDFA的基本性能

EDFA中，當(dāng)接入泵浦光功率后輸入信號光將得到放大，同時產(chǎn)生部分ASE自發(fā)輻射光，兩種光都消耗上能級的鉺粒子。當(dāng)泵浦光功率足夠大，而信號光與ASE很弱時，上下能級的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)程度很高，并可認為沿EDFA長度方向上的上能級粒子數(shù)保持不變，放大器的增益將達到很高的值，而且隨輸入信號光功率的增加，增益仍維持恒定不變，這種增益稱為小信號增益。

在給定輸入泵浦光功率時，隨著信號光和ASE光的增大，上能級粒子數(shù)的增加將因不足以補償消耗而逐漸減少，增益也將不能維持初始值不變，并逐漸下降，此時放大器進入飽和工作狀態(tài)，增益產(chǎn)生飽和。飽和增益值不是一個確定值，隨輸入功率和飽和深度以及泵浦光功率而變。

光纖放大器

EDFA的原理

EDFA的泵浦過程需要使用三能級系統(tǒng)，如圖1所示。在摻鉺光纖中注進足夠強的泵浦光，就可以將大部分處于基態(tài)的Er3+離子抽運到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的Er3+離子又迅速無輻射地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)。由于 Er3+離子在亞穩(wěn)態(tài)能級上壽命較長，因此很輕易在亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)信號光子通過摻鉺光纖時，與處于亞穩(wěn)態(tài)的Er3+離子相互作用發(fā)生受激輻射效應(yīng)，產(chǎn)生大量與自身完全相同的光子，這時通過摻鉺光纖傳輸?shù)男盘柟庾友杆僭龆啵a(chǎn)生信號放大作用。Er3+離子處于亞穩(wěn)態(tài)時，除了發(fā)生受激輻射和受激吸收以外，還要產(chǎn)生自發(fā)輻射(ASE)，它造成EDFA的噪聲。

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光纖放大器類型介紹

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典型的EDFA結(jié)構(gòu)主要由摻鉺光纖(EDF)、泵浦光源、耦合器、隔離器等組成。

摻鉺光纖是EDFA的核心部件。它以石英光纖作為基質(zhì)，在纖芯中摻人固體激光工作物質(zhì)鉺離子，在幾米至幾十米的摻鉺光纖內(nèi)，光與物質(zhì)相互作用而被放大、增強。光隔離器的作用是抑制光反射，以確保放大器工作穩(wěn)定，它必須是插進損耗低，與偏振無關(guān)，隔離度優(yōu)于40 dB。