光纖放大器

EDFA的原理

EDFA的泵浦過程需要使用三能級(jí)系統(tǒng)，如圖1所示。在摻鉺光纖中注進(jìn)足夠強(qiáng)的泵浦光，就可以將大部分處于基態(tài)的Er3 離子抽運(yùn)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(jí)上壽命較長(zhǎng)，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(hào)光子通過摻鉺光纖時(shí)，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(shí)通過摻鉺光纖傳輸?shù)男盘?hào)光子迅速增多，產(chǎn)生信號(hào)放大作用。Er3 離子處于亞穩(wěn)態(tài)時(shí)，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

增益與摻鉺光纖長(zhǎng)度的關(guān)系

EDFA的增益還跟輸進(jìn)光的程度、泵浦光功率及光纖中鉺離子Er3 的濃度都有關(guān)系，如小信號(hào)輸進(jìn)時(shí)的增益系數(shù)大于大信號(hào)輸進(jìn)時(shí)的增益系數(shù)。當(dāng)輸進(jìn)光弱時(shí)，高能位電子的消耗減少并可從泵激得到充分的供給，YDFA，因而，受激輻射就能維持達(dá)到相當(dāng)?shù)某潭?。?dāng)輸進(jìn)光變強(qiáng)時(shí)，由于高能位的電子供給不充分，受激輻射光的增加變少，于是就出現(xiàn)飽和。泵浦光功率越大，摻鉺光纖越長(zhǎng)，3 dB飽和輸出功率也就越大。其次與當(dāng)Er3 的濃度超過一定值時(shí)，增益反而會(huì)降低，YDFA多少錢，因此要控制好摻鉺光纖的鉺離子濃度。

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光放大器的優(yōu)勢(shì)

光纖放大器不但可對(duì)光信號(hào)進(jìn)行直接放大，同時(shí)還具有實(shí)時(shí)、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(duì)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(zhǎng)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(gè)劃時(shí)代的里程碑。

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