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。

光纤放大器的分类

在目前实用化的光纤放大器中主要有掺铒光纤放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier，EDFA）、半导体光放大器（SOA）和光纤喇曼放大器（FRA）等，其中掺铒光纤放大器以其优越的性能现已广泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统、接入网、光纤CATV网等领域。所有光纤均不可过于弯曲，除特殊测试外其曲率半径应大于30mm。在系统中EDFA有三种基本的应用方式：功率放大器（Power

booster-Amplifier）、中继放大器（Line-Amplifier）和前置放大器（Pre-Amplifier）。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。

想了解更多关于光纤放大器的相关资讯，请持续关注本公司。

光纤放大器

EDFA的原理及结构

掺铒光纤放大器(EDFA)具有增益高、噪声低、频带宽、输出功率高、连接损耗低和偏振不敏感等优点，直接对光信号进行放大，无需转换成电信号，能够保证光信号在小失真情况下得到稳定的功率放大。

康冠光电本着多年光纤放大器行业经验，专注光纤放大器研发定制与生产，***的光纤放大器生产设备和技术，建立了严格的产品生产体系，想要更多的了解，欢迎咨询图片上的***电话！！！

增益与掺铒光纤长度的关系

EDFA的增益还跟输进光的程度、泵浦光功率及光纤中铒离子Er3 的浓度都有关系，如小信号输进时的增益系数大于大信号输进时的增益系数。但随着传输码率的提高，“再生”的难度也随之提高，于是中继部分成了信号传输容量扩大的“瓶颈”。当输进光弱时，高能位电子的消耗减少并可从泵激得到充分的供给，因而，受激辐射就能维持达到相当的程度。当输进光变强时，由于高能位的电子供给不充分，受激辐射光的增加变少，于是就出现饱和。泵浦光功率越大，掺铒光纤越长，3 dB饱和输出功率也就越大。其次与当Er3 的浓度超过一定值时，增益反而会降低，因此要控制好掺铒光纤的铒离子浓度。