光纖放大器的分類

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)等領(lǐng)域。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)。在系統(tǒng)中EDFA有三種基本的應(yīng)用方式：功率放大器（Power

booster-Amplifier）、中繼放大器（Line-Amplifier）和前置放大器（Pre-Amplifier）。它們對放大器性能有不同的要求，功放要求輸出功率大，前放對噪聲性能要求高，而中放兩者兼顧。

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光放大器

EDFA的結(jié)構(gòu)

(a) 前向或正向泵浦結(jié)構(gòu)；(b) 后向或反向泵浦結(jié)構(gòu)；(c)雙向泵浦結(jié)構(gòu)

這三種結(jié)構(gòu)的EDFA分別稱作前向泵、后向泵和雙向泵摻鉺光纖放大器。雙向泵浦可以采用同樣波長的泵浦源，也可采用1480nm和980nm雙泵浦源方式。980nm的泵浦源工作在放大器的前端，用以優(yōu)化噪聲性能；1480nm泵浦源工作在放大器后端，以便獲得大的功率轉(zhuǎn)換效率，這種配置既可以獲得高的輸出功率，又能得到較好的噪聲系數(shù)。光纖放大器增益與摻鉺光纖長度的關(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，如小信號輸進(jìn)時的增益系數(shù)大于大信號輸進(jìn)時的增益系數(shù)。

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為什么光纖放大器被廣泛應(yīng)用

惡劣的天氣情況，會對無線光通訊系統(tǒng)的傳播信號產(chǎn)生衰耗作用?？諝庵械纳⑸淞Ｗ?，會使光線在空問、時間和角度上產(chǎn)生不同程度的偏差。大氣中的粒子還可能吸收激光的能量，使信號的功率衰減，在無線光通訊系統(tǒng)中光纖通訊系統(tǒng)低損耗的傳播路徑已不復(fù)存在。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?，產(chǎn)生信號放大作用。大氣環(huán)境多變的客觀性無法改變，要獲得更好更快的傳輸效果，對在大氣信道傳輸?shù)墓庑盘柧吞岢隽烁叩囊?，一般地，采用大功率的光信號可以得到更好的傳輸效果。隨著光纖放大器(EDFA)的迅速發(fā)展，穩(wěn)定可靠的大功率光源將在各種應(yīng)用中滿足無線光通訊的要求。

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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。

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