光纖通信文峰fengwen@(科研樓B219)光纖傳感與通信教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室第3章光放大器在兩個(gè)端面上有增透膜，選擇適當(dāng)切面角度，不會(huì)發(fā)生內(nèi)反射，入射光信號(hào)只要通過一次就會(huì)得到放大。帶寬寬、飽和功率高，因此使用更為廣泛。EDFA的工作過程：EDFA的工作過程①980nm光子泵浦激光器使er3+從基態(tài)→泵浦能帶(激發(fā)態(tài))②受激離子激發(fā)態(tài)→亞穩(wěn)帶衰變得非?？?約1μs)。多余的能量以聲子形式釋放。er3+從亞穩(wěn)態(tài)能帶→底端,時(shí)間長(10ms左右)。③

若有1480nm泵浦激光器直接把電子從基態(tài)→亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的頂部；④電子將移到亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的較低端，這時(shí)出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布；信號(hào)光激勵(lì),基態(tài)到亞穩(wěn)態(tài)躍遷：1.基態(tài)的離子將吸收一小部分外部光,將躍遷到亞穩(wěn)態(tài)--受激吸收⑥。⑤亞穩(wěn)態(tài)離子，無激勵(lì)光子流時(shí)，一部分躍遷到基態(tài)；自發(fā)輻射放大(ASE)--導(dǎo)致放大器的噪聲。2.信號(hào)光子觸發(fā)激發(fā)態(tài)的離子使其下降到基態(tài).

受激輻射-發(fā)射與輸入信號(hào)光子具有相同能量、相同波矢量以及相同偏振態(tài)的新光子⑦。實(shí)現(xiàn)光信號(hào)放大。亞穩(wěn)態(tài)和基態(tài)的寬度：1530～1560nm超過1560nm時(shí)增益會(huì)穩(wěn)定下降，在大約1616nm處降至0dB。EDFA結(jié)構(gòu)EDF的增益取決于Er3+的濃度、光纖長度和直徑以及泵浦光功率等多種因素，通常由實(shí)驗(yàn)獲得最佳增益。波分復(fù)用器(WDM)把泵浦光與信號(hào)光耦合；基本要求：采用插入損耗小，熔拉雙錐光纖耦合器型波分復(fù)用器。光隔離器置于兩端防止光反射；保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作和減小噪聲。光濾波器是濾除放大器噪聲，提高系統(tǒng)的信噪比。摻鉺光纖(EDF)和高功率泵浦光源是關(guān)鍵器件；對(duì)泵浦光源（波長通常為980nm或1480nm）的基本要求是大功率和長壽命?，F(xiàn)在的研究表明波長為980nm的泵浦效率最高，且噪聲較低，是未來發(fā)展的方向。不同泵浦光功率下，當(dāng)光纖長度較短時(shí)，增益增加很快；而超過某一長度，增益反而下降。

原因：長度增加，纖中泵浦光功率下降，且摻鉺光纖損耗遠(yuǎn)大于普通光纖，從而導(dǎo)致增益下降。摻鉺光纖長度與放大器增益關(guān)系對(duì)某個(gè)確定的泵浦功率存在一個(gè)最佳光纖長度，使得增益最大。1）增益與放大器長度的關(guān)系不同長度的摻鉺光纖，在泵浦功率不受限時(shí)，最大的光放大器增益G受限于光纖長度。泵浦功率與放大器增益關(guān)系從泵浦功率和光纖長度兩方面綜合考慮，以達(dá)到所要求的增益標(biāo)準(zhǔn)。說明：1）增益隨泵浦功率在開始時(shí)按指數(shù)增加；2）當(dāng)泵浦功率超過一定值時(shí)，增益的增加逐漸減慢，并趨于一恒定值。3）長度越長，恒定值越大（隨著泵浦功率增大）。2）增益與泵浦功率的關(guān)系光纖(a)無泵激光的1550nm傳輸光功率(dB)波長1550nm波長光功率(dB)1550nm1450nm光纖(b)有泵激光的1550nm傳輸1550nm經(jīng)光纖傳輸衰減的光1450nm1550nm如果一個(gè)弱信號(hào)和一個(gè)強(qiáng)泵浦光同時(shí)在光纖中傳輸，并使弱信號(hào)波長置于泵浦光的拉曼增益帶寬內(nèi)，則弱信號(hào)即可被放大。這種基于SRS機(jī)制的光放大器稱為光纖拉曼放大器FRA。1.分立式拉曼放大器的應(yīng)用與EDFA一