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光纖放大器的原理及分類
來源： 閱讀：398 發(fa)布時間：2023-05-25 14:03:28
光纖放大器的原理及分類
一、什么是光纖放大器
光纖放大器（OpTIcalFiberAmplifier，簡寫OFA）是指運用于光纖通信線路中，實現信號放大的一種新型全光放大器。根據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。同傳統的半導體激光放大器（SOA）相比較，OFA不需要經過光電轉換、電光轉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。可以說，OFA為實現全光通信奠定了一項技術基礎。
二、光纖放大器分類
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。同傳統的半導體激光放大器相比較，OFA不需要經過光電轉換、電光轉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。
三、光纖放大器原理
光纖放大器技術就是在光纖的纖芯中摻入能產生激光的稀土元素，通過激光器提供的直流光激勵，使通過的光信號得到放大。傳統的光纖傳輸系統是采用光—電—光再生中繼器，這種中繼設備影響系統的穩定性和可靠性，為去掉上述轉換過程，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。
四、摻鉺光纖放大器（EDFA）工作原理
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、關鍵的器件；泵源的作用是用來向摻鉺光纖提供能量，將基態的鉺離子（Er3+）激勵到高能態，致使粒子數發生反轉，從而產生受激輻射，實現對1550nm波段光信號的放大．現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，以便實現對放大器工作狀態的實時監控。

2.EDFA的(de)(de)(de)放(fang)大(da)(da)原理與雷射(she)產生原理類似(si)，光纖中(zhong)摻雜的(de)(de)(de)稀土族元素Er（3+）其亞(ya)穩(wen)態和(he)基態的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)差(cha)相當(dang)(dang)于(yu)1550nm光子(zi)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)(liang)、當(dang)(dang)吸收適當(dang)(dang)波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)泵浦(pu)光能(neng)(neng)量(liang)(liang)（980nm或1480nm）后，電(dian)(dian)子(zi)會從基態躍遷到(dao)能(neng)(neng)階較高的(de)(de)(de)激發(fa)態，接(jie)著(zhu)釋(shi)放(fang)少量(liang)(liang)能(neng)(neng)量(liang)(liang)轉移(yi)到(dao)較穩(wen)定的(de)(de)(de)亞(ya)穩(wen)態，在(zai)泵浦(pu)光源足夠(gou)時(shi)鉺(er)離子(zi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)會發(fa)生居量(liang)(liang)反轉，即(ji)高能(neng)(neng)階的(de)(de)(de)亞(ya)穩(wen)態比能(neng)(neng)階低的(de)(de)(de)基態電(dian)(dian)子(zi)數(shu)量(liang)(liang)多。當(dang)(dang)適當(dang)(dang)的(de)(de)(de)光信號通過時(shi)，亞(ya)穩(wen)態電(dian)(dian)子(zi)會發(fa)生受激輻(fu)射(she)效應，放(fang)射(she)出大(da)(da)量(liang)(liang)同波(bo)長(chang)光子(zi)，但因為(wei)存在(zai)振動(dong)能(neng)(neng)階，所以(yi)波(bo)長(chang)不是單一(yi)的(de)(de)(de)而(er)是一(yi)個(ge)范圍，典型值為(wei)1530nm~1570nm。

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