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。它们对放大器性能有不同的要求,功放
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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。它们对放大器性能有不同的要求,功放要求输出功率大,前放对噪声性能要求高,而中放两者兼顾。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。
光放大器的发展方向
由于超高速率、大容量、长距离光纤通信系统的发展,对作为光纤通信领域的关键器件——光纤放大器在功率、带宽和增益平坦方面提出了新的要求,因此,在未来的光纤通信网络中,光纤放大器的发展方向主要有以下几个方面:
(1)EDFA从C-Band向L-Band发展;
(2)宽频谱、大功率的光纤拉曼放大器;
(3)将局部平坦的EDFA与光纤拉曼放大器进行串联使用,获得超宽带的平坦增益放大器;
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光纤放大器
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掺铒光纤放大器级联的改进
之所以采用掺铒光纤放大器级联的方式,一是插进两级间的光隔离器有效地抑制了第二段EDF的反向自发辐射(ASE),使其不能进进首段EDF,减少了泵浦功率在反向ASE上的消耗,使泵浦光子更有效地转换成信号光能量;二是分为两级后,各自的增益可以任意分配,可以根据不同的增益要求和应用环境改变相应的增益。二是分为两级后,各自的增益可以任意分配,可以根据不同的增益要求和应用环境改变相应的增益。
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