掺铒光纤放大器

6.2 掺铒光纤放大器

掺铒光纤放大器（EDFA）

基本原理：铒离子吸收泵浦光的能量，实现粒子数反转分布，受激辐射产生与入射光子完全一样的光子。

EDFA的特点

工作波长与光纤最小损耗波长窗口一致；

对掺铒光纤进行激励所需要的泵浦光功率较低； 增益高、噪声低、输出功率高。

连接损耗低。

长度为10m~100m左右的掺铒光纤，铒离子的掺杂浓度一般为25mg/kg左右

半导体激光器，输出功率为10~100mW，工作波长为0.98μm或1.48μm。将信号光和泵浦光耦合在一起。保证信号单向传输滤除噪声，提高信噪比EDFA 结构及工作原理

铒离子能级分布泵浦能带

快速非辐

射衰变

亚稳态能带

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EDFA泵浦方式

EDFA的内部按泵浦方式分，有三种基本的结构：即同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。

同向泵浦

信号光与泵浦光以同一方向从掺铒光纤的输入端注入的结构，也称为前向泵浦。

反向泵浦

信号光与泵浦光从两个不同方向注入进掺铒光纤的结构，也称后向泵浦。

双向泵浦

同向泵浦和反向泵浦同时泵浦的结构。

不同泵浦方式性能差异（1）（2）（3）

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EDFA性能参数

1.功率增益

2.输出功率特性

3.噪声特性

功率增益

功率增益:输出功率与输入功率之比。

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输出功率

噪声

EDFA的主要噪声种类：

①信号光的散粒噪声；

②被放大的自发辐射光的散粒噪声；

③自发辐射光谱与信号光之间的差拍噪声；

④自发辐射光谱间的差拍噪声。

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EDFA的应用

EDFA的基本应用：

（1）延长中继距离；（2）与波分复用技术结合。（3）与光孤子技术结合。（4）与CATV等技术结合。

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