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、L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 |
1 | ER30-4/125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 0.2 | |
2 | 980nm泵浦激光器 | 中心波长:976nm, 谱宽:0.8nm, 输出功率:800mW | |
3 | 1600nmDFB 种子源 | 中心波长: 1600nm, 输出功率: 20 mW, 线宽:<2MHz, SMF-28E, FC/APC | |
4 | 1550nm 隔离器 | 中心波长:1550nm, 隔离度:≥46 dB双级@25℃, 插损:<0.6dB, 操作功率:10W | |
5 | 980nm/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 | |
6 | 1550nm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 10W |
四、系统搭建及结果分析
1、系统介绍:
我们采用1600nmDFB 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
(种子源16.08mW)
2、光纤放大器输出光谱
(8.8米掺铒光纤,种子源功率16.08mW,泵浦功率375mW)
3、掺铒光纤的ASE 光谱
(8.8米掺铒光纤在Pump=375.3mW下的ASE光谱)
在实验过程中,我们发现在掺铒光纤上出现了绿色的荧光。
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