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文档简介

光纤通信文峰fengwen@(科研楼B219)光纤传感与通信教育部重点实验室第3章光放大器在两个端面上有增透膜，选择适当切面角度，不会发生内反射，入射光信号只要通过一次就会得到放大。带宽宽、饱和功率高，因此使用更为广泛。EDFA的工作过程：EDFA的工作过程①980nm光子泵浦激光器使er3+从基态→泵浦能带(激发态)②受激离子激发态→亚稳带衰变得非常快(约1μs)。多余的能量以声子形式释放。er3+从亚稳态能带→底端,时间长(10ms左右)。③

若有1480nm泵浦激光器直接把电子从基态→亚稳态能级的顶部；④电子将移到亚稳态能级的较低端，这时出现粒子数反转分布；信号光激励,基态到亚稳态跃迁：1.基态的离子将吸收一小部分外部光,将跃迁到亚稳态--受激吸收⑥。⑤亚稳态离子，无激励光子流时，一部分跃迁到基态；自发辐射放大(ASE)--导致放大器的噪声。2.信号光子触发激发态的离子使其下降到基态.

受激辐射-发射与输入信号光子具有相同能量、相同波矢量以及相同偏振态的新光子⑦。实现光信号放大。亚稳态和基态的宽度：1530～1560nm超过1560nm时增益会稳定下降，在大约1616nm处降至0dB。EDFA结构EDF的增益取决于Er3+的浓度、光纤长度和直径以及泵浦光功率等多种因素，通常由实验获得最佳增益。波分复用器(WDM)把泵浦光与信号光耦合；基本要求：采用插入损耗小，熔拉双锥光纤耦合器型波分复用器。光隔离器置于两端防止光反射；保证系统稳定工作和减小噪声。光滤波器是滤除放大器噪声，提高系统的信噪比。掺铒光纤(EDF)和高功率泵浦光源是关键器件；对泵浦光源（波长通常为980nm或1480nm）的基本要求是大功率和长寿命。现在的研究表明波长为980nm的泵浦效率最高，且噪声较低，是未来发展的方向。不同泵浦光功率下，当光纤长度较短时，增益增加很快；而超过某一长度，增益反而下降。

原因：长度增加，纤中泵浦光功率下降，且掺铒光纤损耗远大于普通光纤，从而导致增益下降。掺铒光纤长度与放大器增益关系对某个确定的泵浦功率存在一个最佳光纤长度，使得增益最大。1）增益与放大器长度的关系不同长度的掺铒光纤，在泵浦功率不受限时，最大的光放大器增益G受限于光纤长度。泵浦功率与放大器增益关系从泵浦功率和光纤长度两方面综合考虑，以达到所要求的增益标准。说明：1）增益随泵浦功率在开始时按指数增加；2）当泵浦功率超过一定值时，增益的增加逐渐减慢，并趋于一恒定值。3）长度越长，恒定值越大（随着泵浦功率增大）。2）增益与泵浦功率的关系光纤(a)无泵激光的1550nm传输光功率(dB)波长1550nm波长光功率(dB)1550nm1450nm光纤(b)有泵激光的1550nm传输1550nm经光纤传输衰减的光1450nm1550nm如果一个弱信号和一个强泵浦光同时在光纤中传输，并使弱信号波长置于泵浦光的拉曼增益带宽内，则弱信号即可被放大。这种基于SRS机制的光放大器称为光纤拉曼放大器FRA。1.分立式拉曼放大器的应用与EDFA一

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