摻鉺光纖放大器

摻鉺光纖放大器是利用摻鉺光纖這一活性介質(zhì)，當泵浦光輸入到EDF中時(shí)，就可以將大部分處于基態(tài)的Er3+抽運到激發(fā)態(tài)上，處于激發(fā)態(tài)的Er3+又迅速無(wú)輻射地轉移到亞穩態(tài)上，由于Er3+在亞穩態(tài)上的平均停留時(shí)間為10ms，因此很容易在亞穩態(tài)與基態(tài)之間形成粒子數反轉，此時(shí)，信號光子通過(guò)摻鉺光纖，在受激輻射效應作用下產(chǎn)生大量與自身完全相同的光子，使信號光子迅速增多，這樣在輸出端就可以得到被不斷放大的光信號。

自80年代末至90年代初研制成摻鉺光纖放大器(EDFA)，并開(kāi)始應用于1.55mm頻段的光纖通信系統以來(lái)，推動(dòng)了光纖通信向全光傳輸方向發(fā)展，且目前EDFA的技術(shù)開(kāi)發(fā)和商品化最成熟;應用廣泛的C波段EDFA通常工作在1530~1565nm光纖損耗最低的窗口，具有輸出功率大、增益高、與偏振無(wú)關(guān)、噪聲指數低、放大特性與系統比特率和數據格式無(wú)關(guān)，且同時(shí)放大多路波長(cháng)信號等一系列的特性，在長(cháng)途光通信系統中得到了廣泛的應用。其不足是C-Band EDFA的增益帶寬只有35nm，僅覆蓋石英單模光纖低損耗窗口的一部分，制約了光纖固有能夠容納的波長(cháng)信道數;然而隨著(zhù)因特網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，要求光纖傳輸系統的傳輸容量要不斷地擴大，面對傳輸容量的擴大，目前主要有三種解決途徑：

(1)增加每個(gè)波長(cháng)的傳輸速率;

(2)減少波長(cháng)間距;

(3)增加總的傳輸帶寬。

對于第一種辦法，如果速率提高到10Gbit/s將帶來(lái)新的色散補償問(wèn)題，況且現在的電子系統還存在著(zhù)所謂電子瓶頸效應問(wèn)題。第二種辦法如果將信號間距從100GHz降低到50GHz或25GHz將給系統帶來(lái)四波混頻(FWM)等非線(xiàn)性效應，且要求系統采用波長(cháng)穩定技術(shù)。從而研究新的光纖放大器如L波段的EDFA是增加總的傳輸帶寬的一種，它將EDFA工作波長(cháng)由C波段1530~1560nm擴展到L波段1570~1605nm，使EDFA的放大增益譜擴展了一倍。盡管L波段EDFA的波長(cháng)覆蓋了EDF增益譜的尾部，但仍可與性能先進(jìn)的C波段EDFA產(chǎn)品相媲美：例如兩者的基本結構相類(lèi)似，大多數C波段EDFA的設計和制造技術(shù)仍可應用于L波段EDFA研制;L波段EDFA有較小的輻射和吸收以及較低的平均反轉因子，增益波動(dòng)系數遠小于C波段EDFA，所存在的是L波段EDFA的EDF較長(cháng)帶來(lái)無(wú)源光纖損耗較大，放大噪聲稍大等不足。

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