光纖放大器的工作原理

摻鉺光纖放大器的工作原理

Er3 能級圖及放大過程：摻鉺光纖放大器之所以能放大光信號的基本原理在于Er3＋吸收泵浦光的能量，由基態(tài)4I15/2躍遷至處于高能級的泵浦態(tài)，對于不同的泵浦波長電子躍遷到不同的能級，當(dāng)用980nm波長的光泵浦時，如圖15-1所示，Er＋3從基態(tài)躍遷至泵浦態(tài)4I11/2。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。由于泵浦態(tài)上的載流子的壽命只有1μs，電子迅速以非輻射方式由泵浦態(tài)豫馳至亞穩(wěn)態(tài)，在亞穩(wěn)態(tài)上載流子有較長的壽命，在源源不斷的泵浦下，亞穩(wěn)態(tài)上的粒子不斷累積，從而實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。當(dāng)有1550nm的信號光通過已被激發(fā)的鉺光纖時，在信號光的感應(yīng)下，亞穩(wěn)態(tài)上的粒子以收集受激輻射的方式躍遷到基態(tài)，同時釋放出一個與感應(yīng)光子全同的光子，從而實(shí)現(xiàn)了信號光在摻鉺光纖的傳播過程中不斷放大。在放大過程中，亞穩(wěn)態(tài)上的粒子也會以自發(fā)輻射的方式躍遷到基態(tài)，自發(fā)輻射產(chǎn)生的光子也會被放大，這種放大的自發(fā)輻射（ASE: Amplified Spontaneous Emission）會消耗泵浦光并引入噪聲。

光放大器的優(yōu)勢

光纖放大器不但可對光信號進(jìn)行直接放大，同時還具有實(shí)時、高增益、寬帶、在線、低噪聲、低損耗的全光放大功能，是新一代光纖通信系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵器件；由于這項(xiàng)技術(shù)不僅解決了損耗對光網(wǎng)絡(luò)傳輸速率與距離的限制，更重要的是它開創(chuàng)了C＋L波段的波分復(fù)用，從而將使超高速、超大容量、超長距離的波分復(fù)用（WDM）、密集波分復(fù)用（DWDM）、全光傳輸、光孤子傳輸?shù)瘸蔀楝F(xiàn)實(shí)，是光纖通信發(fā)展史的一個劃時代的里程碑。光纖放大器EDFA的原理及結(jié)構(gòu)摻鉺光纖放大器(EDFA)具有增益高、噪聲低、頻帶寬、輸出功率高、連接損耗低和偏振不敏感等優(yōu)點(diǎn)，直接對光信號進(jìn)行放大，無需轉(zhuǎn)換成電信號，能夠保證光信號在小失真情況下得到穩(wěn)定的功率放大。

光放大器分類介紹

在目前實(shí)用化的光纖放大器中主要有摻鉺光纖放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier，EDFA）、半導(dǎo)體光放大器（SOA）和光纖喇曼放大器（FRA）等，其中摻鉺光纖放大器以其優(yōu)越的性能現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于長距離、大容量、高速率的光纖通信系統(tǒng)、接入網(wǎng)、光纖CATV網(wǎng)等。為了提高EDFA的輸出功率，泵浦激光亦可從EDF的末端(放大器輸出端)注入，或輸入輸出端同時注入，以上就是為大家介紹的全部內(nèi)容，希望對大家有所幫助。

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