光纤放大器的工作原理
掺铒光纤放大器的工作原理
Er3+能级图及放大过程：掺铒光纤放大器之所以能放大光信号的基本原理在于Er3＋吸收泵浦光的能量，由基态4I15/2跃迁至处于高能级的泵浦态，对于不同的泵浦波长电子跃迁到不同的能级，当用980nm波长的光泵浦时，如图15-1所示，Er＋3从基态跃迁至泵浦态4I11/2。随着光纤放大器(EDFA)的迅速发
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光纤放大器的工作原理
掺铒光纤放大器的工作原理
Er3+能级图及放大过程：掺铒光纤放大器之所以能放大光信号的基本原理在于Er3＋吸收泵浦光的能量，由基态4I15/2跃迁至处于高能级的泵浦态，对于不同的泵浦波长电子跃迁到不同的能级，当用980nm波长的光泵浦时，如图15-1所示，Er＋3从基态跃迁至泵浦态4I11/2。随着光纤放大器(EDFA)的迅速发展，稳定可靠的大功率光源将在各种应用中满足无线光通讯的要求。由于泵浦态上的载流子的寿命只有1μs，电子迅速以非辐射方式由泵浦态豫驰至亚稳态，在亚稳态上载流子有较长的寿命，在源源不断的泵浦下，亚稳态上的粒子不断累积，从而实现粒子数反转分布。当有1550nm的信号光通过已被激发的铒光纤时，在信号光的感应下，亚稳态上的粒子以收集受激辐射的方式跃迁到基态，同时释放出一个与感应光子全同的光子，从而实现了信号光在掺铒光纤的传播过程中不断放大。在放大过程中，亚稳态上的粒子也会以自发辐射的方式跃迁到基态，自发辐射产生的光子也会被放大，这种放大的自发辐射（ASE: Amplified Spontaneous Emission）会消耗泵浦光并引入噪声。
光放大器分类介绍
在目前实用化的光纤放大器中主要有掺铒光纤放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier，EDFA）、半导体光放大器（SOA）和光纤喇曼放大器（FRA）等，其中掺铒光纤放大器以其优越的性能现已广泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统、接入网、光纤CATV网等。前面板提供电源开关，LCD功率显示，输出功率调解旋钮，同时提供了RS232接口，广泛应用于非线性光学、光纤传感和光纤通信等领域。
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增益与掺铒光纤长度的关系
EDFA的增益还跟输进光的程度、泵浦光功率及光纤中铒离子Er3+的浓度都有关系，如小信号输进时的增益系数大于大信号输进时的增益系数。当光信号通过有源区域时，它会导致这些电子以光子的形式失去能量并回到基态。当输进光弱时，高能位电子的消耗减少并可从泵激得到充分的供给，因而，受激辐射就能维持达到相当的程度。当输进光变强时，由于高能位的电子供给不充分，受激辐射光的增加变少，于是就出现饱和。泵浦光功率越大，掺铒光纤越长，3 dB饱和输出功率也就越大。其次与当Er3+的浓度超过一定值时，增益反而会降低，因此要控制好掺铒光纤的铒离子浓度。
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