光纤放大器的工作原理
掺铒光纤放大器的工作原理
Er3+能级图及放大过程:掺铒光纤放大器之所以能放大光信号的基本原理在于Er3+吸收泵浦光的能量,由基态4I15/2跃迁至处于高能级的泵浦态,对于不同的泵浦波长电子跃迁到不同的能级,当用980nm波长的光泵浦时,如图15-1所示,Er+3从基态跃迁至泵浦态4I11/2。由于泵浦态上的载流子的寿命只有1μs,电子迅速以非辐射方式由泵浦态豫驰至亚稳态,在亚稳态上载流子有较长的寿命,在源源不断的泵浦下,亚稳态上的粒子不断累积,从而实现粒子数反转分布。当有1550nm的信号光通过已被激发的铒光纤时,在信号光的感应下,亚稳态上的粒子以收集受激辐射的方式跃迁到基态,同时释放出一个与感应光子全同的光子,从而实现了信号光在掺铒光纤的传播过程中不断放大。在放大过程中,亚稳态上的粒子也会以自发辐射的方式跃迁到基态,自发辐射产生的光子也会被放大,这种放大的自发辐射(ASE: Amplified Spontaneous Emission)会消耗泵浦光并引入噪声。当泵浦光功率足够大,而信号光与ASE很弱时,上下能级的粒子数反转程度很高,并可认为沿EDFA长度方向上的上能级粒子数保持不变,放大器的增益将达到很高的值,而且随输入信号光功率的增加,增益仍维持恒定不变,这种增益称为小信号增益。
光放大器
EDFA的结构
(a) 前向或正向泵浦结构;(b) 后向或反向泵浦结构;(c)双向泵浦结构
这三种结构的EDFA分别称作前向泵、后向泵和双向泵掺铒光纤放大器。双向泵浦可以采用同样波长的泵浦源,也可采用1480nm和980nm双泵浦源方式。980nm的泵浦源工作在放大器的前端,用以优化噪声性能;光放大器的发展趋势以下内容由康冠世纪为您提供,今天我们来分享光放大器的相关内容,希望对同行业的朋友有所帮助。1480nm泵浦源工作在放大器后端,以便获得大的功率转换效率,这种配置既可以获得高的输出功率,又能得到较好的噪声系数。
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光放大器的原理
掺铒光纤放大器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier,EDFA)的组成基本上包括了掺铒光纤,泵浦激光器,光合路器几个部分。基于不同的用途,掺铒光纤放大器已经发展出多种不同的结构。
EDFA的放大原理与雷射产生原理类似,光纤中参杂的稀土族元素Er(3+)其亚稳态(meta-stable state)和基态(ground state)的能量差相当于1550nm光子的能量、
当吸收适当波长的泵浦光能量(980nm或1480nm)后,电子会从基态跃迁到能阶较高的激发态(exciting state),接着释放少量能量转移到较稳定的亚稳态、在泵浦光源足够时铒离子的电子会发生居量反转(population reverse),即高能阶的亚稳态比能阶低的基态电子数量多、当适当的光信号通过时,亚稳态电子会发生受激辐射效应,放出大量同波长光子、但因为存在振动能阶,所以波长不是单一而是一个范围,典型值为1530~1570nm、
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光纤放大器
掺镱光纤放大器(YDFA)基于双包层光纤侧面泵浦技术,采用***的“侧面泵浦保护”技术,优选性能较高Yb3+掺杂双包层光纤、泵浦激光器、高稳定性的合束器,以及***的控制保护电路,实现1064nm波段信号的低噪声、高稳定性、高功率稳定输出。可应用于激光雷达、相干合成和空间光通信系统等领域。二是分为两级后,各自的增益可以任意分配,可以根据不同的增益要求和应用环境改变相应的增益。
产品特点:l 高饱和输出光功率33dBm
l 输入/输出光功率显示
l 输出功率可调
l 自动关泵保护
l 远程控制
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