C+L波段EDFA摻鉺光纖放大器系統原理介紹

一、EDFA基本原理

1，摻鉺光纖

鉺是一種稀土元素，原子序數是68，原子量為167.3.鉺離子的電子能級如圖所示，由下能級向上能級的躍遷則對應光的吸收過(guò)程。而由上能級向下能級的躍遷則對應于光的發(fā)射過(guò)程：

2，EDFA原理

EDFA采用摻鉺離子光纖作為增益介質(zhì)，在泵浦光作用下產(chǎn)生粒子數反轉，在信號光誘導下實(shí)現受激輻射放大。

鉺離子有三個(gè)能級，在未受任何光激勵的情況下，處在zui低能級E1上，當用泵浦光源的激光不斷激發(fā)光纖時(shí)，處于基態(tài)的粒子獲得能量就會(huì )向高能級躍遷。如由E1躍遷至E3，由于粒子在E3 這個(gè)高能級上是不穩定的，它將迅速以無(wú)輻she躍遷過(guò)程落到亞穩態(tài)E2 上。在該能級上，相對來(lái)講粒子有較長(cháng)的存活壽命，此時(shí)，由于泵浦光源不斷的激發(fā)，則E2能級上的粒子數就不斷的增加，而E1能級上的粒子數就減少，這樣，在摻鉺光纖中實(shí)現了粒子數反轉分布，就具備了實(shí)現光放大的條件。

當輸入信號光子能量E=hf正好等于E2和E1 的能級差時(shí)，即E2-E1=hf,則亞穩態(tài)上的粒子將以受激輻射的形式躍遷到基態(tài)E1上，并輻射處和輸入信號中的光子一樣的全同光子，從而大大加大了光子數量，使得輸入光信號在摻鉺光纖中變?yōu)橐粋€(gè)強的輸出光信號，實(shí)現了對光信號的直接放大。

二、系統示意圖及基本器件介紹

1，C、L波段光纖放大器系統示意圖如下：

2，摻鉺光纖自發(fā)輻射ASE光源系統示意圖如下：

器件介紹及產(chǎn)品連接

我們可以提供的方案產(chǎn)品包括：

三、系統搭建及結果分析

1，系統搭建

我們采用1550nm和1600nmDFB 激光器作為種子源，980nm激光器作為泵浦源。摻鉺光纖長(cháng)度為8.8米。種子源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)1550nm光纖隔離器之后，與980nm泵浦光通過(guò)980nm/1550nm WDM，進(jìn)入到摻鉺光纖，輸出的光經(jīng)過(guò)1550nm光纖耦合器分光，一部分進(jìn)入到功率計中檢測功率，一部分進(jìn)入光譜儀看對應的光譜形狀。

980nm泵浦激光器電流-功率曲線(xiàn)

C波段光纖放大器,1550nm DFB種子源

L波段光纖放大器,1600nm DFB 種子源16.08mW下的放大功率曲線(xiàn)

2，放大光譜對比

種子源電流120mA，泵浦電流800mA

種子源功率16.08mW，泵浦功率375mW

3，摻鉺光纖的ASE光譜

4，實(shí)驗過(guò)程中，我們發(fā)現在摻鉺光纖上出現了綠色的熒光

解釋?zhuān)哼@是因為在激發(fā)態(tài)，有的粒子沒(méi)有落到亞穩態(tài)，而是還吸收泵浦光的能量，上升到更高的能級，然后粒子直接落到基態(tài)，輻射出514nm左右的綠光，也就是我看到的熒光現象。

通過(guò)搭建光纖放大器系統，我們基本達到了預期的效果，后續我們還會(huì )繼續改進(jìn)我們的系統，以達到更好的效果。