光纤放大器的原理(lǐ)及分(fēn)类
来源: 阅读:199 发布时间:2023-05-25 14:03:28
光纤放大器的原理(lǐ)及分(fēn)类
一、什么是光纤放大器
光纤放大器(OpTIcalFiberAmplifier,简写OFA)是指运用(yòng)于光纤通信線(xiàn)路中,实现信号放大的一种新(xīn)型全光放大器。根据它在光纤線(xiàn)路中的位置和作用(yòng),一般分(fēn)為(wèi)中继放大、前置放大和功率放大三种。同传统的半导體(tǐ)激光放大器(SOA)相比较,OFA不需要经过光電(diàn)转换、電(diàn)光转换和信号再生等复杂过程,可(kě)直接对信号进行全光放大,具有(yǒu)很(hěn)好的“透明性”,特别适用(yòng)于長(cháng)途光通信的中继放大。可(kě)以说,OFA為(wèi)实现全光通信奠定了一项技术基础。
二、光纤放大器分(fēn)类
光纤放大器是可(kě)以将信号进行放大的一种新(xīn)型全光放大器,根据它在光纤線(xiàn)路中的位置以及作用(yòng),一般可(kě)以分(fēn)為(wèi)中继放大、前置放大和功率放大三种。同传统的半导體(tǐ)激光放大器相比较,OFA不需要经过光電(diàn)转换、電(diàn)光转换和信号再生等复杂过程,可(kě)直接对信号进行全光放大,具有(yǒu)很(hěn)好的“透明性”,特别适用(yòng)于長(cháng)途光通信的中继放大。
三、光纤放大器原理(lǐ)
光纤放大器技术就是在光纤的纤芯中掺入能(néng)产生激光的稀土元素,通过激光器提供的直流光激励,使通过的光信号得到放大。传统的光纤传输系统是采用(yòng)光—電(diàn)—光再生中继器,这种中继设备影响系统的稳定性和可(kě)靠性,為(wèi)去掉上述转换过程,直接在光路上对信号进行放大传输,就要用(yòng)一个全光传输型中继器来代替这种再生中继器。
四、掺铒光纤放大器(EDFA)工作原理(lǐ)
1.EDFA基本模型如下图所示,主要由掺铒光纤、泵源、隔离器、合波器、耦合器、探测器及控制電(diàn)路等部分(fēn)组成。
其中,掺铒光纤是放大器基础、关键的器件;泵源的作用(yòng)是用(yòng)来向掺铒光纤提供能(néng)量,将基态的铒离子(Er3+)激励到高能(néng)态,致使粒子数发生反转,从而产生受激辐射,实现对1550nm波段光信号的放大.现在用(yòng)得广泛的泵源是980nm的LD;隔离器主要用(yòng)来防止放大器产生自激振荡:合波器的作用(yòng)是将泵浦光耦合到掺铒光纤中去:耦合器则是将信号光分(fēn)出一部分(fēn)提供给探测器,以便实现对放大器工作状态的实时监控。

2.EDFA的放大原理(lǐ)与雷射产生原理(lǐ)类似,光纤中掺杂的稀土族元素Er(3+)其亚稳态和基态的能(néng)量差相当于1550nm光子的能(néng)量、当吸收适当波長(cháng)的泵浦光能(néng)量(980nm或1480nm)后,電(diàn)子会从基态跃迁到能(néng)阶较高的激发态,接着释放少量能(néng)量转移到较稳定的亚稳态,在泵浦光源足够时铒离子的電(diàn)子会发生居量反转,即高能(néng)阶的亚稳态比能(néng)阶低的基态電(diàn)子数量多(duō)。当适当的光信号通过时,亚稳态電(diàn)子会发生受激辐射效应,放射出大量同波長(cháng)光子,但因為(wèi)存在振动能(néng)阶,所以波長(cháng)不是单一的而是一个范围,典型值為(wèi)1530nm~1570nm。

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