C波段EDFA光纤放大器系统技术方案 - 筱晓光子

C波段EDFA光纤放大器系统技术方案2021-03-16 08:44:49一、EDFA基本原理1、掺铒光纤铒是一种稀土元素，原子序数是68，原子量为167.3.铒离子的电子能级如图所示，由下能级向上能级的跃迁则对应光的吸收过程。而由上能级向下能级的跃迁则对应于光的发射过程。2、EDFA原理EDFA采用掺铒离子光纤作为增益介质，在泵浦光作用下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大。铒离子有三个能级，在未受任何光激励的情况下，处在最低能级E1上，当用泵浦光源的激光不断激发光纤时，处于基态的粒子获得能量就会向高能级跃迁。如由E1跃迁至E3，由于粒子在E3 这个高能级上是不稳定的，它将迅速以无辐射跃迁过程落到亚稳态E2 上。在该能级上，相对来讲粒子有较长的存活寿命，此时，由于泵浦光源不断的激发，则E2能级上的粒子数就不断的增加，而E1能级上的粒子数就减少，这样，在掺铒光纤中实现了粒子数反转分布，就具备了实现光放大的条件。当输入信号光子能量E=hf正好等于E2和E1 的能级差时，即E2-E1=hf,则亚稳态上的粒子将以受激辐射的形式跃迁到基态E1上，并辐射处和输入信号中的光子一样的全同光子，从而大大加大了光子数量，使得输入光信号在掺铒光纤中变为一个强的输出光信号，实现 了对光信号的直接放大。二、系统示意图及基本器件介绍1、C波段光纤放大器系统示意图如下：2、掺铒光纤自发辐射ASE光源系统示意图如下：三、器件介绍及产品连接我们可以提供的方案产品包括序号产品基本参数产品连接1ER30-4/125掺鉺单模光纤（Liekki™）适用于从1530到1610 nm波长区域（C和L波段），吸收峰值 36dB/m@1532nm，吸收峰值1532nm1(Max.[1530–1535 nm]) 30±3dB/m，截至波长 890±90nm，模场直径1550 nm 6.5 ± 0.5μm，数值孔径 0.2http://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=1292980nm泵浦激光器中心波长：976nm,谱宽：0.8nm,输出功率：800mWhttp://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=8431550nmDFB   种子源中心波长： 1550nm，输出功率： 30 mW，线宽＜2MHz, SMF-28E, FC/APChttp://ld-pd.com/?a=cp3&id=24541550nm 隔离器中心波长：1550nm,隔离度：≥46 dB双级@25℃，插损＜0.6dB，操作功率10Whttp://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=3665980nm/1550nm   WDM工作带宽 ±20nm，插入损耗≤0.5，隔离度＞16dB，1米长尾纤，900um松套管，SMF-28E光纤，FC/PC接头http://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=11061550nm光纤耦合器工作波段: 1260-1620nm，1x2，分光比: 10:90，1米长尾纤，900um松套管，SMF-28E光纤，FC/APC接头, 模块式封装，操作功率 10Whttp://www.microphotons.cn/?a=cpinfo&id=915四、系统搭建及结果分析1、系统介绍：系统介绍：我们采用1550nmDFB 激光器作为种子源，980nm激光器作为泵浦源。掺铒光纤长度为8.8米。种子源发出的光经过1550nm光纤隔离器之后，与980nm泵浦光通过980nm/1550nm WDM，进入到掺铒光纤，输出的光经过1550nm光纤耦合器分光，一部分进入到功率计中检测功率，一部分进入光谱仪看对应的光谱形状。2、实验结果：a、放大功率曲线（不同种子源功率下的放大功率曲线）2、光纤放大器输出光谱    （种子源电流120mA，泵浦电流800mA）    （种子源电流120mA，泵浦电流600mA）    （种子源电流120mA，泵浦电流400mA）3、掺铒光纤的ASE 光谱（泵浦电流800mA）