由于超高速率、大容量、長(zhǎng)距離光纖通信系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)作為光纖通信領(lǐng)域的關(guān)鍵器件——光纖放大器在功率、帶寬和增益平坦方面提出了新的要求，因此，在未來(lái)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)中，光纖放大器的發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：

(1)EDFA從C-Band向L-Band發(fā)展；

(2)寬頻譜、大功率的光纖拉曼放大器；

(3)將局部平坦的EDFA與光纖拉曼放大器進(jìn)行串聯(lián)使用，獲得超寬帶的平坦增益放大器；

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光纖放大器

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EDFA的基本性能

EDFA中，當(dāng)接入泵浦光功率后輸入信號(hào)光將得到放大，同時(shí)產(chǎn)生部分ASE自發(fā)輻射光，兩種光都消耗上能級(jí)的鉺粒子。當(dāng)泵浦光功率足夠大，而信號(hào)光與ASE很弱時(shí)，上下能級(jí)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)程度很高，并可認(rèn)為沿EDFA長(zhǎng)度方向上的上能級(jí)粒子數(shù)保持不變，放大器的增益將達(dá)到很高的值，而且隨輸入信號(hào)光功率的增加，增益仍維持恒定不變，這種增益稱(chēng)為小信號(hào)增益。(1)發(fā)展應(yīng)變補(bǔ)償?shù)臒o(wú)偏振、單片集成、光橫向連接的半導(dǎo)體光放大器光開(kāi)關(guān)。

在給定輸入泵浦光功率時(shí)，隨著信號(hào)光和ASE光的增大，上能級(jí)粒子數(shù)的增加將因不足以補(bǔ)償消耗而逐漸減少，增益也將不能維持初始值不變，并逐漸下降，此時(shí)放大器進(jìn)入飽和工作狀態(tài)，增益產(chǎn)生飽和。飽和增益值不是一個(gè)確定值，隨輸入功率和飽和深度以及泵浦光功率而變。摻鉺光纖放大器級(jí)聯(lián)的改進(jìn)之所以采用摻鉺光纖放大器級(jí)聯(lián)的方式，一是插進(jìn)兩級(jí)間的光隔離器有效地抑制了第二段EDF的反向自發(fā)輻射(ASE)，使其不能進(jìn)進(jìn)首段EDF，減少了泵浦功率在反向ASE上的消耗，使泵浦光子更有效地轉(zhuǎn)換成信號(hào)光能量。

EDFA的原理

EDFA的泵浦過(guò)程需要使用三能級(jí)系統(tǒng)，如圖1所示。在摻鉺光纖中注進(jìn)足夠強(qiáng)的泵浦光，就可以將大部分處于基態(tài)的Er3 離子抽運(yùn)到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的Er3 離子又迅速無(wú)輻射地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)。由于 Er3 離子在亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)上壽命較長(zhǎng)，因此很輕易在亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)信號(hào)光子通過(guò)摻鉺光纖時(shí)，與處于亞穩(wěn)態(tài)的Er3 離子相互作用發(fā)生受激輻射效應(yīng)，產(chǎn)生大量與自身完全相同的光子，這時(shí)通過(guò)摻鉺光纖傳輸?shù)男盘?hào)光子迅速增多，產(chǎn)生信號(hào)放大作用。Er3 離子處于亞穩(wěn)態(tài)時(shí)，除了發(fā)生受激輻射和受激吸收以外，還要產(chǎn)生自發(fā)輻射(ASE)，它造成EDFA的噪聲。光放大器的發(fā)展趨勢(shì)以下內(nèi)容由康冠世紀(jì)為您提供，今天我們來(lái)分享光放大器的相關(guān)內(nèi)容，希望對(duì)同行業(yè)的朋友有所幫助。

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