光纖放大器(OpTIcalFiberAmplifier,簡寫OFA)是指運用于光纖通信線路中,實現(xiàn)信號放大的一種新型全光放大器。根據(jù)它在光纖線路中的位置和作用,一般分為中繼放大、前置放大和功率放大三種。同傳統(tǒng)的半導體激光放大器(SOA)相比較,OFA不需要經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換和信號再生等復雜過程,可直接對信號進行全光放大,具有很好的“透明性”,特別適用于長途光通信的中繼放大??梢哉f,OFA為實現(xiàn)全光通信奠定了一項技術(shù)基礎(chǔ)。
光纖放大器是可以將信號進行放大的一種新型全光放大器,根據(jù)它在光纖線路中的位置以及作用,一般可以分為中繼放大、前置放大和功率放大三種。同傳統(tǒng)的半導體激光放大器相比較,OFA不需要經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換和信號再生等復雜過程,可直接對信號進行全光放大,具有很好的“透明性”,特別適用于長途光通信的中繼放大。
光纖放大器技術(shù)就是在光纖的纖芯中摻入能產(chǎn)生激光的稀土元素,通過激光器提供的直流光激勵,使通過的光信號得到放大。傳統(tǒng)的光纖傳輸系統(tǒng)是采用光—電—光再生中繼器,這種中繼設(shè)備影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,為去掉上述轉(zhuǎn)換過程,直接在光路上對信號進行放大傳輸,就要用一個全光傳輸型中繼器來代替這種再生中繼器。
1.EDFA基本模型如下圖所示,主要由摻鉺光纖、泵源、隔離器、合波器、耦合器、探測器及控制電路等部分組成。
其中,摻鉺光纖是放大器基礎(chǔ)、關(guān)鍵的器件;泵源的作用是用來向摻鉺光纖提供能量,將基態(tài)的鉺離子(Er3+)激勵到高能態(tài),致使粒子數(shù)發(fā)生反轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生受激輻射,實現(xiàn)對1550nm波段光信號的放大.現(xiàn)在用得廣泛的泵源是980nm的LD;隔離器主要用來防止放大器產(chǎn)生自激振蕩:合波器的作用是將泵浦光耦合到摻鉺光纖中去:耦合器則是將信號光分出一部分提供給探測器,以便實現(xiàn)對放大器工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。
2.EDFA的放大原理與雷射產(chǎn)生原理類似,光纖中摻雜的稀土族元素Er(3+)其亞穩(wěn)態(tài)和基態(tài)的能量差相當于1550nm光子的能量、當吸收適當波長的泵浦光能量(980nm或1480nm)后,電子會從基態(tài)躍遷到能階較高的激發(fā)態(tài),接著釋放少量能量轉(zhuǎn)移到較穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài),在泵浦光源足夠時鉺離子的電子會發(fā)生居量反轉(zhuǎn),即高能階的亞穩(wěn)態(tài)比能階低的基態(tài)電子數(shù)量多。當適當?shù)墓庑盘柾ㄟ^時,亞穩(wěn)態(tài)電子會發(fā)生受激輻射效應(yīng),放射出大量同波長光子,但因為存在振動能階,所以波長不是單一的而是一個范圍,典型值為1530nm~1570nm。
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