光纤放大器的原理及分类
来源: 阅读:192 发布时间:2023-05-25 14:03:28
光纤放大器的原理及分类
一、什么是光纤放大器
光纤放大器(OpTIcalFiberAmplifier,简写OFA)是指运用于光纤通信线路中,实现信号放大的一种新型全光放大器。根据它在光纤线路中的位置和作用,一般分为中继放大、前置放大和功率放大三种。同传统的半导体激光放大器(SOA)相比较,OFA不需要经过光电转换、电光转换和信号再生等复杂过程,可直接对信号进行全光放大,具有很好的“透明性”,特别适用于长途光通信的中继放大。可以说,OFA为实现全光通信奠定了一项技术基础。
二、光纤放大器分类
光纤放大器是可以将信号进行放大的一种新型全光放大器,根据它在光纤线路中的位置以及作用,一般可以分为中继放大、前置放大和功率放大三种。同传统的半导体激光放大器相比较,OFA不需要经过光电转换、电光转换和信号再生等复杂过程,可直接对信号进行全光放大,具有很好的“透明性”,特别适用于长途光通信的中继放大。
三、光纤放大器原理
光纤放大器技术就是在光纤的纤芯中掺入能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光—电—光再生中继器,这种中继设备影响系统的稳定性和可靠性,为去掉上述转换过程,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
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、探测器及控制电路等部分组成。
其中,掺铒光纤是放大器基础、关键的器件;泵源的作用是用来向掺铒光纤提供能量,将基态的铒离子(Er3+)激励到高能态,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.现在用得广泛的泵源是980nm的LD;隔离器主要用来防止放大器产生自激振荡:合波器的作用是将泵浦光耦合到掺铒光纤中去:耦合器则是将信号光分出一部分提供给探测器,以便实现对放大器工作状态的实时监控。

2.EDFA的放大原理与雷射产生原理类似,光纤中掺杂的稀土族元素Er(3+)其亚稳态和基态的能量差相当于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,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,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,放射出大量同波长光子,但因为存在振动能阶,所以波长不是单一的而是一个范围,典型值为1530nm~1570nm。

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