光放大器的原理

摻鉺光纖放大器（Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，EDFA）的組成基本上包括了摻鉺光纖，泵浦激光器，光合路器幾個部分。基于不同的用途，摻鉺光纖放大器已經(jīng)發(fā)展出多種不同的結(jié)構(gòu)。

EDFA的放大原理與雷射產(chǎn)生原理類似，光纖中參雜的稀土族元素Er(3 )其亞穩(wěn)態(tài)（meta-stable state）和基態(tài)（ground state）的能量差相當于1550nm光子的能量、

當吸收適當波長的泵浦光能量（980nm或1480nm）后，電子會從基態(tài)躍遷到能階較高的激發(fā)態(tài)（exciting state），接著釋放少量能量轉(zhuǎn)移到較穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài)、在泵浦光源足夠時鉺離子的電子會發(fā)生居量反轉(zhuǎn)（population reverse），即高能階的亞穩(wěn)態(tài)比能階低的基態(tài)電子數(shù)量多、當適當?shù)墓庑盘柾ㄟ^時，亞穩(wěn)態(tài)電子會發(fā)生受激輻射效應(yīng)，放出大量同波長光子、但因為存在振動能階，所以波長不是單一而是一個范圍，典型值為1530~1570nm、

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光放大器的發(fā)展趨勢

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(1)發(fā)展應(yīng)變補償?shù)臒o偏振、單片集成、光橫向連接的半導(dǎo)體光放大器光開關(guān)；

(2)研發(fā)具有動態(tài)增益平坦技術(shù)的光纖放大器；

(3)小型化、集成化光纖放大器。

隨著新材料、新技術(shù)的不斷突破，光纖放大器在1292~1660nm波長范圍內(nèi)獲得帶寬為300nm超寬帶將不是夢想，Tbit/s DWDM光網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)將一定會實現(xiàn)。

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，直接對光信號進行放大，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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摻鉺光纖放大器級聯(lián)的改進

之所以采用摻鉺光纖放大器級聯(lián)的方式，一是插進兩級間的光隔離器有效地抑制了第二段EDF的反向自發(fā)輻射(ASE)，使其不能進進首段EDF，減少了泵浦功率在反向ASE上的消耗，使泵浦光子更有效地轉(zhuǎn)換成信號光能量；但隨著傳輸碼率的提高，“再生”的難度也隨之提高，于是中繼部分成了信號傳輸容量擴大的“瓶頸”。二是分為兩級后，各自的增益可以任意分配，可以根據(jù)不同的增益要求和應(yīng)用環(huán)境改變相應(yīng)的增益。