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L波段EDFA掺铒光纤放大器系统技术方案 - 筱晓光子
2024/04/16 11:42
阅读：26
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方案摘要：
产品配置单：
974/976/980nm 低功率泵浦FP激光器
型号： S27-7602-420
产地： 加拿大
品牌： 筱晓光子
¥3001 - 9999
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Er80-4/125-HD-PM保偏铒高掺杂光纤 800-980nm
型号：
产地：
品牌： LIGHTSMYTH
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方案详情：
L波段EDFA掺铒光纤放大器系统技术方案
2021-03-16 08:04:38
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 | http://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=129 |
2 | 980nm泵浦激光器 | 中心波长：976nm, 谱宽：0.8nm, 输出功率：800mW | http://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=84 |
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 | http://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=366 |
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 | http://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=110 |
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 | http://www.microphotons.cn/?a=cpinfo&id=915 |
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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