edfa的原理
edfa的泵浦过程需要使用三能级系统,如图1所示。在掺铒光纤中注进足够强的泵浦光,就可以将大部分处于基态的er3+离子抽运到激发态,处于激发态的er3+离子又迅速无辐射地转移到亚稳态。由于 er3+离子在亚稳态能级上寿命较长,因此很轻易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转。当信号光子通过掺铒光纤时,与处于亚稳态的er3+离子相互作用发生受激辐射效应,产生大量与自身完全相同的光子,这时通过掺铒光纤传输的信号光子迅速增多,产生信号放大作用。er3+离子处于亚稳态时,除了发生受激辐射和受激吸收以外,还要产生自发辐射(ase),它造成edfa的噪声。
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掺铒光纤放大器(erbium-doped optical fiber amplifier,edfa)的组成基本上包括了掺铒光纤,泵浦激光器,光合路器几个部分。基于不同的用途,掺铒光纤放大器已经发展出多种不同的结构。
edfa的放大原理与雷射产生原理类似,光纤中参杂的稀土族元素er(3+)其亚稳态(meta-stable state)和基态(ground state)的能量差相当于1550nm光子的能量、
当吸收适当波长的泵浦光能量(980nm或1480nm)后,电子会从基态跃迁到能阶较高的激发态(exciting state),接着释放少量能量转移到较稳定的亚稳态、在泵浦光源足够时铒离子的电子会发生居量反转(population reverse),即高能阶的亚稳态比能阶低的基态电子数量多、当适当的光信号通过时,亚稳态电子会发生受激辐射效应,放出大量同波长光子、但因为存在振动能阶,所以波长不是单一而是一个范围,典型值为1530~1570nm、
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edfa的基本性能
edfa中,soa价格,当接入泵浦光功率后输入信号光将得到放大,同时产生部分ase自发辐射光,两种光都消耗上能级的铒粒子。当泵浦光功率足够大,而信号光与ase很弱时,上下能级的粒子数反转程度---,并可认为沿edfa长度方向上的上能级粒子数保持不变,放大器的增益将达到---的值,而且随输入信号光功率的增加,soa,增益仍维持恒定不变,这种增益称为小信号增益。
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