edfa基本结构

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简述edfa的工作原理。

EDFA（erbium-doped fiber amplifier）是一种光纤放大器，它的工作原理是利用掺铒光纤的特性，在波长为1.5μm的光信号中注入能量，使其逐渐增强。

EDFA是当前光通信中应用最广泛的一种光纤放大器，具有放大带宽宽、增益平坦、噪声低等优点。

EDFA的基本结构包括掺铒光纤、泵浦光源和耦合器。

掺铒光纤是EDFA的核心部件，是将泵浦光源的能量转化为信号光放大的载体。

泵浦光源产生波长为980nm或1480nm的光信号，这些信号经过耦合器送入掺铒光纤中。

掺铒光纤中掺杂着少量的铒元素，当泵浦光源注入光信号时，铒元素中的电子会被激发到高能级，然后通过跃迁释放能量，并将能量传递给信号光子，从而实现信号光放大。

在EDFA中，泵浦光源的功率和掺铒光纤的长度是影响放大器性能的两个重要参数。

当泵浦光源的功率越大，掺铒光纤中的铒元素被激发到高能级的概率就越大，从而放大效果越好。

但是，如果泵浦光源的功率过大，会导致掺铒光纤中的铒元素被激发到高能级的时间变短，从而放大效果反而下降。

掺铒光纤的长度也是影响放大器性能的重要因素。

掺铒光纤的长度越长，信号光在其中的传输时间就越长，从而放大效果越好。

但是，如果掺铒光纤的长度过长，放大器的增益就会出现饱和现象，从而放大效果反而下降。

除了泵浦光源和掺铒光纤的参数外，EDFA的性能还受到其他因素的影响，如温度、光纤损耗、波长依赖性等。

在实际应用中，需要通过优化泵浦光源的功率和掺铒光纤的长度，以及控制其他因素的影响，从而实现最佳的放大效果。

EDFA是一种利用掺铒光纤实现信号光放大的光纤放大器。

它具有放大带宽宽、增益平坦、噪声低等优点，在光通信中得到了广泛的应用。

控制泵浦光源的功率和掺铒光纤的长度等参数，以及优化其他影响因素，可以实现最佳的放大效果。

EDFA介绍

光纤发射器 EDFA EDFA 在线放大器光纤接收器
•
光纤
发射器
EDFA
功率放大器光纤
接收器
•
发射器前置放大器
EDFA
接收器
苛刻。
图片《掺铒光纤放大器及其应用》
关于价格——发现一个很奇怪的事情？
难道这是行业的潜规则么？！
• 泵浦源为信号放大提供能量，即实现粒子数反转分布。 • 根据掺铒光纤(EDF)的吸收光谱特性，可以采用不同波长的激光器作为泵源，如：Ar2+激光器（514nm）、倍频YAG（532 nm）、染料激光（665nm）及半导体激光器（807nm、980nm、1480nm）。但由于在807 nm 及小于807 nm 波长处存在强烈的激发态吸收（ESA），泵浦效率较低。若用665nm、514nm 的染料和Ar+激光器泵浦得到 25dB以上的增益，需要的入纤泵浦功率大于100mw，且Ar+激光器体积大难以实用化。目前980 nm 和1480 nm 的LD 已商品化，不存在激发态吸收，泵浦效率较高，所以一般采用980nm 和1480nm 的半导体激光器作泵源。
输入端
输出端
图片《 EDFA 原理及特性专题》
光隔离器(ISO)（二）
它们都是基于偏振的隔 • 在光学课上我们学过几种光隔离器的例子：离器
• 克尔效应 • (Kerr Effect)：
• 泡克尔斯效应 (Pockels Effect)：
图片陈老师《光学A课件》
光滤波器(Optical Filter)
信号光耦合器光隔离器光隔离器光滤波器输出光
掺铒光纤泵浦光摘自图片掺铒光纤(EDF)（一）

EDFA光放大器包含正向反向泵浦

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在掺铒光纤中如何形成离子数翻转
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• EDFA模块元件
• 40/32/16通道DWDM用C-Band EDFA 实物图
• 980nm 泵浦激光器组件
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3 掺铒光纤放大器的特性
1)．功率增益 • 功率增益反映掺铒光纤放大器的放大能力，定义为输出
信号光功率Pout与输入信号光功率Pin之比，一般以分贝（dB）来表示。
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光放大器的基本应用和类型
在线光放大：用于不需要光再生只需要简单放大的场合前置光放大：用于提高接收机的灵敏度
功率放大：增加发送功率，从而增加光纤中继距离、补偿插入损耗和功率分配损耗 (如PON中)
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多信道应用
SOA中的非线性效应严重，易产生信道间干扰，不宜使用 EDFA的优势：经过补偿和处理，EDFA可在1530 – 1600 nm 波长范围提供平坦增益，使各个信道保持相近的信噪比
掺铒光纤
光隔离器
光滤波器
输出光信号
泵浦光源
图6.1 掺铒光纤放大器结构示意图
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• 光隔离器是防止反射光影响光放大器稳定工作，保证光信号只能正向传输的器件。
• 光滤波器的作用是滤除光放大器的噪声、降低噪声对系统的影响,提高系统的信噪比.
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• 光耦合器是将输入光信号和泵浦光源输出的光波混合起来的无源光器件，一般采用波分复用器。
第17页/共41页
掺铒光纤放大器的工作原理
• EDFA：Eribium Doped Optical-Fiber Amplifier • 在掺铒光纤（EDF）中，铒离子有三个能级：基态E1、亚稳态

EDFA

60 铒纤长度 m 增益 dB 50 40 40 30 20 10 20 50
Ps , out Ps ,in
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
泵浦功率 mW
November 21, 2010 • 23
噪声系数NF（）噪声系数（dB）输入信噪比与输出信噪比的比值
(SNR )in NF (dB ) = 10 log10 (SNR )out
APC
in
APC
WDM
out
LD1
EDF
LD2
in
APC
WDM1
WDM2
APC
out
双向泵浦型：双向泵浦型：输出信号功率比单泵浦源高3dB 3dB，功率比单泵浦源高3dB，且放大特性与信号传输方向无关
November 21, 2010 • 17
多级泵浦
Er3+ Doped Fiber
Input Signal
掺铒光纤
November 21, 2010 • 3
通信窗口和铒离子
Absorption
Gain
自然界给光通信的礼物:铒离子的增益谱与光自然界给光通信的礼物铒离子的增益谱与光纤传输最低损耗窗口重合。纤传输最低损耗窗口重合。
November 21, 2010 • 4
主要内容
I. II. III. IV. V. VI.
EDFA的基本理论基础的基本理论基础 EDFA基本结构基本结构 EDFA的特性参数的特性参数 EDFA的理论模型的理论模型 EDFA扩展扩展 EDFA设计软件设计软件Optiwave的应用设计软件的应用

edfa的基本结构

edfa的基本结构
EDFA（Erbium-Doped Fiber Amplifier，掺铒光纤放大器）是一种常用的光纤放大器，用于增强光信号的强度。

EDFA的基本结构包括以下几个主要组成部分：
1. 光纤：EDFA的核心是掺杂了铒离子的光纤，通常是单模光纤。

这种特殊的光纤用于实现光信号的放大。

2. 掺铒光纤：掺铒光纤是具有铒离子掺杂的特殊光纤。

铒离子在光纤中起到放大光信号的作用。

当激发铒离子时，它们会释放出光子，与输入的信号光子发生相互作用，从而将输入信号光子的能量传递给输出信号光子，实现信号放大。

3. 泵浦光源：EDFA需要泵浦光源来激发掺铒光纤中的铒离子。

通常使用半导体激光器作为泵浦光源，发出适合铒离子吸收的泵浦光。

4. 光耦合器：光耦合器用于将泵浦光源的光耦合到掺铒光纤中。

它将泵浦光引导到掺铒光纤中，以激发铒离子并实现信号放大。

5. 光分束器/合束器：光分束器用于将输入的信号光和泵浦光引导到掺铒光纤中，而光合束器用于将放大后的信号光和残余泵浦光进行合束。

6. 光信号输入/输出端口：EDFA通常具有输入和输出端口，用于将信号光引入和引出放大器。

基于上述组件的结构和工作原理，EDFA能够实现对输入光信号的放大，从而在光纤通信系统中起到增强信号的作用。

它在光通信、光传感、光纤激光器等领域中广泛应用。

EDFA介绍2004

其中：PEDFA ：EDFA功率放大器输出功率（dBm） PE ： SDH接收机灵敏度（dBm） M：系统富余度（dB），包括设备、光缆、活接头等 α：光缆每公里衰耗（dB/km）通常M取8dB， α取0.23dB，STM—16的接收灵敏度为-29dBm。采用18dBm的EDFA，中继距离为170公里。若光缆衰耗取0.22dB/km, 最大中继距离可达177公里。
RT-EDFA在SDH系统中应用问题研究
• 功率预算可完全按EDFA的方法计算 • 设计中需明确应用的传输系统及速率 • 可根据传输距离选用相应的RT-EDFA
色散问题研究
在G.652光纤传输，应考虑色散问题。根据ITU-T G.957、G.663、G.691中有关规定，推算出不同发射机谱宽下的S-R间色散受限距离：
二、EDFA的特点
• 工作在1550nm波长，有效放大区为： 1530nm～1565nm； • 与光纤耦合非常容易； • 高增益（小信号增益>40dB）； • 高饱和输出功率（最大输出功率>27dBm）； • 低噪声指数（噪声指数<4.0dB）； • 与偏振不敏感； • 与待放大光信号的速率无关、与信号数据格式无关。
条
件
最小－40 －16 1530 1530 1540 1535
典型
最大－25 －9 1565 1565 1560 1560 4.0
<0.2 Pin＝-35dBm －30/-60 <－50 20 >40 >20 <0.5 <1 －38 －9 0 －10 －25 －60 50 55 70 －36
FC/uPC Pin=-35dBm 全温度、偏振
单位 dBm dBm nm nm dB dB dBm dBm dB dB DBm dB dB ps ℃ ℃ ℃ V W

edfa在光纤传感中的应用

edfa在光纤传感中的应用EDFA（erbium-doped fiber amplifier）是一种利用掺铒光纤放大器的技术，在光纤传感中得到了广泛的应用。

本文将介绍EDFA在光纤传感中的应用。

第一段：介绍EDFA的基本原理和结构EDFA是一种掺杂了铒离子的光纤放大器，其工作原理基于铒离子的受激辐射效应。

EDFA的基本结构由泵浦光源、掺铒光纤、光纤光栅和光纤耦合器等组成。

泵浦光源通过泵浦光激发掺铒光纤中的铒离子，当输入信号通过掺铒光纤时，铒离子将发生受激辐射，从而放大输入信号。

第二段：EDFA在光纤传感中的应用——光纤光栅传感器光纤光栅传感器是一种利用光纤光栅原理实现的传感器，可以实现对光纤中的温度、压力、应变等物理量的实时监测。

EDFA可以作为光纤光栅传感器中的放大器，通过放大光信号增强传感器的灵敏度和信号质量。

利用EDFA可以实现对光纤光栅传感器信号的放大和增强，提高传感器的检测灵敏度和信号传输距离。

第三段：EDFA在光纤传感中的应用——光纤拉曼散射传感器光纤拉曼散射传感器是一种利用光纤中的拉曼散射效应实现的传感器，可以实现对光纤中的温度、压力、应变等物理量的测量。

EDFA 可以作为光纤拉曼散射传感器中的放大器，通过放大光信号增强传感器的信号质量和灵敏度。

利用EDFA可以提高光纤拉曼散射传感器信号的强度，从而提高传感器的检测精度和灵敏度。

第四段：EDFA在光纤传感中的应用——光纤干涉传感器光纤干涉传感器是一种利用光纤干涉原理实现的传感器，可以实现对光纤中的温度、压力、应变等物理量的测量。

EDFA可以作为光纤干涉传感器中的放大器，通过放大光信号增强传感器的信号质量和灵敏度。

利用EDFA可以提高光纤干涉传感器信号的强度，从而提高传感器的测量精度和灵敏度。

第五段：EDFA在光纤传感中的优势和发展趋势EDFA作为一种光纤放大器，具有宽带放大、高增益、低噪声等优点，因此在光纤传感中得到了广泛的应用。

随着光纤传感技术的不断发展，EDFA在光纤传感中的应用也在不断创新和完善。

简述EDFA原理(杂项)

建工
简述原理
中文名称叫掺铒光纤放大器，是一种将光信号进行放大的设备。

主要被用来补偿因器件和线路引入的损耗，以便能使光信号进行更长距离的传输。

通常由部分组成：掺铒光纤（）、泵浦激光器（）、光无源器件、控制单元和监控接口（通信接口）。

的基本结构为：在输入端和输出端各有一个隔离器，目的是使光信号单向传输，泵浦激光器或用于提供抽运能量，的作用是把输入信号和泵浦光耦合进掺铒光纤中，通过掺铒光纤把泵浦光的能量转移到输入光信号中，实现输入光信号的放大。

的放大原理是通过波长的信号光在掺铒光纤中传输与铒离子相互作用产生的。

铒离子经过激活，可以在光传输损耗较低的工作窗口中放大光信号。

光学泵浦激光器能向掺铒光纤注入高强度能量，从而激活铒离子，把传输中的光信号加以放大。

可以将放大过程理解为一个能量转换的过程：输入信号和泵浦光耦合进掺铒光纤中，通过掺铒光纤把泵浦光的能量转移到输入光信号中，实现输入光信号的放大。

简单结构图（两部分：电路光路）
深圳光路朱工
1 / 1。

EDFA测量实验报告

EDFA性能的测量实验报告一、实验目的通过实验加深对掺饵光纤放大器（EDFA）的基本结构和功能的了解，通过测量EDFA 的增益、输出饱和功率、噪声系数等参数，了解掺铒光纤放大器的技术参数及测量方法。

使用实验室提供的仪器记录实验数据，应用相关知识分析处理数据并得出合理的实验结果。

二、实验要求本次实验要求使用实验室提供的设备：光谱分析仪、2m长光纤等，按照实验规范进行实验，记录相关数据，通过分析数据得出所测EDFA的性能参数。

实验完毕后整理实验平台，关闭仪器，将设备恢复到实验开始前的状态。

三、实验原理1、掺铒光纤放大器的工作原理EDFA的结构如下图所示：图3-1 EDFA结构示意图EDFA主要由掺铒光纤、泵浦光源、波分复用器、隔离器等组成，当泵浦光入射到掺铒光纤时，掺铒光纤中的Er3+吸收泵浦光的能量，由基态4I15/2跃迁至处于高能级的泵浦态，对于不同的泵浦波长电子跃迁到不同的能级，当用980nm波长的光泵浦时，如图3-2所示，Er＋3从基态跃迁至泵浦态4I11/2。

由于泵浦态上的载流子的寿命只有1μs，因此载流子会迅速以非辐射方式由泵浦态跃迁至亚稳态，在亚稳态上载流子有较长的寿命，在源源不断的泵浦下，亚稳态上的粒子不断累积，从而实现粒子数反转分布。

当有1550nm的信号光通过已被激活的铒光纤时，在信号光的感应下，亚稳态上的粒子以收集受激辐射的方式跃迁到基态，同时释放出一个与感应光子全同的光子，从而实现了信号光在掺铒光纤的传播过程中不断放大。

在放大过程中，亚稳态上的粒子也会以自发辐射的方式跃迁到基态，自发辐射产生的光子也会被放大，这种放大的自发辐射（ASE）会消耗泵浦光并引入噪声，即自发辐射噪声。

2、EDFA 基本性能指标EDFA 中，当接入泵浦光功率后输入信号光将得到放大，同时产生部分ASE 自发辐射光，两种光都消耗上能级的铒粒子。

当泵浦光功率足够大，而信号光与ASE 很弱时，上下能级的粒子数反转程度很高，并可认为沿EDFA 长度方向上的上能级粒子数保持不变，放大器的增益将达到很高的值，而且随输入信号光功率的增加，增益仍维持恒定不变，这种增益称为小信号增益。

edfa的基本结构

EDFA 的基本结构光纤放大器 (EDFA) 是一种用于光纤通信系统中放大光信号的设备，其基本结构包括三个主要部分：泵浦源、增益介质和输出耦合器。

本文将介绍 EDFA 的基本结构及其工作原理。

下面是本店铺为大家精心编写的3篇《EDFA 的基本结构》，供大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。

《EDFA 的基本结构》篇1EDFA 的基本结构包括三个主要部分：泵浦源、增益介质和输出耦合器。

以下是 EDFA 的详细工作原理:1. 泵浦源泵浦源是 EDFA 的核心部件之一，它为 EDFA 提供能量，使其能够放大光信号。

泵浦源通常是一个激光二极管或激光光源，它通过向光纤放大器发送光脉冲来提供能量。

这些光脉冲被称为泵浦光，它们被发送到 EDFA 的增益介质中，从而激活介质并产生光放大。

2. 增益介质增益介质是 EDFA 的另一个主要部件，它是一种特殊的光纤，其内部包含有放大作用的稀土离子。

当泵浦光被发送到增益介质中时，稀土离子被激发并产生激发态，然后通过释放能量来放大光信号。

这个过程被称为光放大。

增益介质通常由一个或多个光纤组成，这些光纤可以被排列成不同的结构，例如单模或多模光纤。

3. 输出耦合器输出耦合器是 EDFA 的第三个主要部件，它将放大后的光信号从增益介质中输出到光纤通信系统中。

输出耦合器通常是一个特殊的光纤耦合器，它能够将光信号从增益介质中传输到输出光纤中，从而使放大后的光信号能够被用于光通信。

《EDFA 的基本结构》篇2EDFA 是一种光纤放大器，其基本结构包括掺铒光纤（EDF）和泵浦源。

掺铒光纤是 EDFA 的关键组成部分，其结构设计和制造工艺也受到了广泛的研究。

泵浦源通常是一个激光二极管或发光二极管（LED），它向掺铒光纤中注入能量，使得光纤中的铒离子被激发并放大输入信号光。

当接入泵浦光功率后，输入信号光将得到放大，同时产生部分自发辐射光（ASE），两种光都消耗上能级的铒粒子。

当泵浦光功率足够大，而信号光与 ASE 很弱时，上下能级的粒子数反转程度很高，并可认为沿 EDFA 长度方向上的上能级粒子数保持不变，放大器的增益将达到很高的值，而且随输入信号光功率的增加，增益仍维持恒定不变，这种增益称为小信号增益。

edfa基本结构

edfa基本结构EDFA基本结构及原理分析激光器放大器（EDFA）是一种广泛应用于光通信系统中的光纤放大器，它能够提供高增益、宽带宽和低噪声的放大功能。

本文将介绍EDFA的基本结构和工作原理。

一、基本结构EDFA的基本结构主要由激光器、光纤、光纤耦合器、控制电路和泵浦光源组成。

1. 激光器：激光器产生一束特定波长的光信号，作为输入信号进入EDFA。

2. 光纤：光纤是EDFA中的核心部件，起到传输和放大光信号的作用。

光信号在光纤中通过受到激发的掺铒离子放大，从而增加光信号的功率。

3. 光纤耦合器：光纤耦合器用于将输入光信号引入光纤，并将输出光信号从光纤中耦合出来。

4. 控制电路：控制电路用于监测和控制EDFA的工作状态，包括泵浦光源的功率和波长控制等。

5. 泵浦光源：泵浦光源为EDFA提供泵浦光，用于激发掺铒离子，从而实现光信号的放大。

二、工作原理EDFA的工作原理基于掺铒离子的能级结构和光纤的放大特性。

1. 掺铒离子的能级结构：掺铒离子在基态和激发态之间存在多个能级，其中包括基态能级、上能级和下能级。

当掺铒离子受到泵浦光的激发时，电子从基态跃迁到上能级，形成激发态。

2. 光纤的放大特性：当光信号经过掺铒离子激发的光纤时，光信号中的光子与掺铒离子的激发态发生相互作用，导致光信号的能量被传递给激发态的掺铒离子，使得激发态的掺铒离子发射出与输入光信号相同的光子，从而实现光信号的放大。

3. 泵浦光的作用：泵浦光是通过泵浦光源提供的能量，使掺铒离子激发，从而形成激发态。

泵浦光的功率和波长决定了掺铒离子的激发程度和放大效果。

4. 光信号的放大：当输入光信号进入EDFA后，经过光纤传输，在光纤中与掺铒离子发生相互作用，从而实现光信号的放大。

放大后的光信号通过光纤耦合器输出，可以用于传输和接收光通信信号。

三、应用领域EDFA广泛应用于光通信系统中，特别是在光纤传输领域中。

其主要应用包括：1. 光纤通信系统：EDFA作为光纤放大器，可以增加光信号的功率，提高信号传输的距离和质量。

EDFA原理及构造

EDFA原理及构造
EDFA原理及构造
掺铒光纤拓宽器(EDFA)具有增益高、噪声低、频带宽、输出功率高、联接损耗低和偏振不活络等利益，直接对光信号进行拓宽，无需改换成电信号，能够保证光信号在最小失真状况下得到安稳的功率拓宽。

EDFA的原理
在掺铒光纤中写入满意强的泵浦光，就能够将大有些处于基态的Er3+离子抽运到激起态，处于激起态的Er3+离子又活络无辐射地转移到亚稳态。

因为Er3+离子在亚稳态能级上寿数较长，因而很简略在亚稳态与基态之间构成粒子数回转。

当信号光子经过掺铒光纤时，与处于亚稳态的Er3+离子相互效果发作受激辐射效应，发作许多与本身彻底一样的光子，这时经过掺铒光纤传输的信号光子活络增多，发作信号拓宽效果。

Er3+离子处于亚稳态时，除了发作受激辐射和受激吸收以外，还要发作自觉辐射(ASE)，它构成EDFA 的噪声。

EDFA的构造
典型的EDFA构造首要由掺铒光纤(EDF)、泵浦光源、耦合器、阻隔器等构成。

掺铒光纤是EDFA的基地部件。

它以石英光纤作
为基质，在纤芯中掺人固体激光作业物质铒离子，在几米至几十米的掺铒光纤内，光与物质相互效果而被拓宽、增强。

光阻隔器的效果是按捺光反射，以保证拓宽器作业安稳，它有必要是刺进损耗低，与偏振无关，阻隔度优于40dB。

北大光纤测量：EDFA的测试1

19
另一方面，在输入光信号关闭前后 EDFA 输出光功率相差几千倍，光谱分析仪必须在短时间内由测量饱和光功率变为测量小功率，这也需要恢复时间，图 10 是光谱分析仪的恢复特性。在输入光信号关闭前后 EDFA 输出光功率相差 30dB 时，可在 10μS 内测量 ASE，测量误差≤±0.2dB。
3
自发辐射是随机的是非相干光，可在任意方向。只有位于临界角内的自发辐射的那部分才可以耦合进光导区，其本身又可以进一步引起受激辐射。所以耦合进光束传输路径内的自发辐射光随后又被放大，放大了的和原始耦合进光束传输路径的自发辐射加在一起总称 ASE（Amplified spontaneous emission 放大的自发辐射）。ASE
24
探测法光谱图
25
WDM 测量方法比较
26
27
ν是信号光频率） ,PASE 是在信号波长处滤波器（h=6.626!10-34J·S，
带宽 B0(Hz)内的 ASE 光功率(W)。
13
2. 测试方法测量增ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和噪声系数的困难是 PASE 掩埋在被放大的光信号中，不易测准。通常采用的方法有三种，即插值法、偏振消光法和时域消光法。下面分别叙述这三种方法。 ① 插值法（电平拟合法）认为在信号波长附近 ASE 功率是平坦的，测量在信号波长两侧的 ASE 功率，然后用最小二乘法拟合出线性方程，再求出在信号波长处的 ASE 功率。测试前先要规定拟合区间，在拟合区间内不能包含其它信号，为了精确的拟合取拟合区间≥5nm 比较合适。在拟合区间内还要扣除在信号波长附近的掩模区间，一般以衍射光栅为基础的光谱分析仪动态范围约 60dB（在距离峰值 0.5nm 处），所以取掩模区间为 1nm 足够了。

EDFA

GE PS ,out PS ,in
P PP ,in 1 S PS ,in
假设没有自发辐射，根据能量守恒：当输入功率非常大时，增益为1，无放大
增益随掺铒光纤长度的变化
在通过铒纤的一定长度后，泵浦没有足够的能量在其后产生足够的粒子数反转，增益开始下降。在非泵浦区，吸收大于增益。
合成增益
波长
波长
波长
增益平坦/均衡技术
2. 新型宽谱带掺杂光纤：如掺铒氟化物玻璃光纤（30nm平坦带宽）、铒/铝共掺杂光纤（20nm）等，静态增益谱的平坦，掺杂工艺复杂。 3. 声光滤波调节：根据各信道功率，反馈控制放大器输出端的多通道声光带阻滤波器，调节各信道输出功率使之均衡，动态均衡需要解复用、光电转换、结构复杂，实用性受限
多信道增益谱
2高浓度掺铝EDFA的增益波长特性
北京兴宇通SPACECOM 10G EDFA
产品参数工作波长：1550.12nm 增益：20/25db
SPACECOM 2.5G EDFA
工作波长：1550.12nm 光增益：15/17db
G(dB) 10lg
Ps ,out Ps ,in
Pout PASE 10 lg Pin
EDFA增益
G与光放大器的泵浦功率、掺杂光纤的参数和输入光信号有很复杂的关系。
估算式：
GE
PS ,out PS ,in
P PP ,in 1 S PS ,in
增益随输入光功率的变化
3
2 10 20 30 40 50 60 70 80 90
30
100
泵浦功率 mW
4. EDFA 的应用
EDFA的三种应用方式

简述EDFA原理

..
;..
简述EDFA 原理
EDFA中文名称叫掺铒光纤放大器，是一种将光信号进行放大的设备。

主
要被用来补偿因器件和线路引入的损耗，以便能使光信号进行更长距离的传输。

EDFA通常由5部分组成：掺铒光纤（EDF）、泵浦激光器（PUMP-LD）、光无源器件、控制单元和监控接口（通信接口）。

EDFA的基本结构为：在输入端和输出端各有一个隔离器，目的是使光信号单向传输，泵浦激光器980nm或1480nm用于提供抽运能量，WDM的作用是把输入信号和泵浦光耦合进掺铒光纤中，通过掺铒光纤把泵浦光的能量转移到输入光信号中，实现输入光信号的放大。

EDFA的放大原理是通过1550nm 波长的信号光在掺铒光纤中传输与铒离子相互作用产生的。

铒离子经过激活，可以在光传输损耗较低的1550nm工作窗口中放大光信号。

980nm光学泵浦激光器能向掺铒光纤注入高强度能量，从而激活铒离子，把传输中的光信号加以放大。

可以将EDFA放大过程理解为一个能量转换的过程：输入信号和泵浦光耦合进掺铒光纤中，通过掺铒光纤把泵浦光的能量转移到输入光信号中，实现输入光信号的放大。

简单结构图（两部分：电路+光路）
深圳光路朱工。

掺铒光纤放大器(EDFA)简介

➢ 一定的输入功率下，泵浦功率决定N2,N1。实现光放大的条件是 N2>>N1（粒子数反转）
反转粒子数与输出功率沿光纤的分布
增益饱和
GEF DFA的光学指标
28.7 28.6 28.5 28.4 28.3 28.2 28.1
28 27.9 27.8 27.7 27.6
1525
1530
1535
1540
Magnetic tube Faraday Rotator ISO的基本结构
GEainDFA的光学指标
G1(v) exp{[ e (v)N2 a (v)N1]L}
➢ N2,N1分别是激光上下能级的平均粒子数线密度，N=N1+N2是单位长度铒光纤的铒粒子数。直接决定铒光纤最重要参数：单位长度的吸收系数。
2h
SNRout iout 2
2G 2 Pin2
2iout
(Ssig sp Sspsp Sshot )Be
2iout : 光电流的方差，表示EDFA输出的噪声。EDFA的噪声主要考虑散粒噪声，信号-ASE
拍频噪声，ASE-ASE拍频噪声。其中信号-ASE拍频噪声与光学带宽无关，而ASEASE拍频噪声与光学带宽是相关的，所以在EDFA后加一个光学滤波器可以滤除绝大部分ASE-ASE拍频噪声，但是对于信号-ASE拍频噪声没有影响，所以这里我们主要考虑散粒噪声以及信号-ASE拍频噪声。
基PD 本结构与组成器件当入射光照射到半导体材料上，半导体吸收就产生一个电
子—空穴对。在外加电压建立的电场作用下，电子和空穴就
在半导体中渡越并形成电流流动，称为光电流，I p RPin
入射光半导体
ITMS 结构公司目前用到的PD主要有PIPD，UTMS，ITMS等类型。

edfa的原理

Edfa的原理EDFA（掺铒光纤放大器）是一种使用掺铒光纤来放大光信号的设备，其原理是通过激光二极管或其他激光器激发掺有铒离子的光纤,使其发生受激辐射，产生光放大效应。

基本结构EDFA主要由掺铒光纤、泵浦光源、耦合器和光纤光栅等组成。

掺铒光纤是EDFA核心部件，其中掺铒离子可以吸收激光的能量并放大光信号。

泵浦光源产生高能量激光用于激发掺铒光纤。

耦合器用于将泵浦光耦合进入掺铒光纤中。

光纤光栅用于反馈控制和频谱整形。

工作原理1.泵浦光源产生泵浦光注入掺铒光纤中。

2.掺铒离子吸收泵浦光的能量，跃迁至激发态。

3.当受激辐射发生时，激发态掺铒离子会经历自发辐射而发射光子。

4.光子经过多次反射、折射，在掺铒光纤中逐渐积累，产生光放大效应。

5.最终输出的光信号经过光栅整形后输出。

特点与优势•高增益：EDFA能提供高增益，适用于长距离传输和信号放大。

•宽带特性：EDFA具有宽带放大特性，能够放大多路不同波长的信号。

•低噪声：与半导体放大器相比，EDFA的噪声指数更低。

•长寿命：掺铒光纤具有较长的寿命，能够长期稳定工作。

应用领域•光通信：EDFA广泛应用于长距离、高速光纤通信系统中，用于信号放大和衰减补偿。

•光网络：在光网络设备中，EDFA可以用于进行光信号的放大和调理。

•激光器：作为激光器的前置放大器，EDFA可以提升激光器的输出功率和效率。

EDFA作为光纤通信系统中重要的光放大器，发挥着关键作用。

通过深入了解其原理和特点，可以更好地应用于实际的光通信和光网络系统中，提升系统性能和稳定性。

EDFA

• • • • • • 增益噪声指数偏振烧孔频谱烧孔增益倾斜瞬态响应
增益
频谱烧孔
增益倾斜பைடு நூலகம்
5）噪声
• • • • • 强度噪声散粒噪声信号自发辐射拍频噪声自发辐射-自发辐射拍频噪声反射噪声
噪声指数
噪声指数F：
信号-自发辐射拍频噪声极限下的噪声指数：
3.增益和噪声指数的测量
2）EDFA基本结构
3）理论模型（忽略ASE）
详细模型可参考：C. Giles and E. Desurvire,”Modeling erbium-doped fiber Amplifiers,” J. Lightwave Technol. 9, 271-283 (1991).
4）EDFA重要参数：
掺饵光纤放大器
1.光放大器
1. 2. 3. 4. 5. 半导体放大器掺稀土光纤放大器拉曼放大器参量放大器 ……
2.EDFA
• 高增益/低噪声/宽放大范围（C+L）/低串话 • 放大带宽与最低光纤损耗窗口重合 • 光通信系统里程碑式的产品，而且也是商业化最快的产品
1）EDF
能级结构
吸收辐射物理特性
• 测试方法有多种，可以使用电域测量，也可以使用光域测量 • 我们介绍简单实用的source subtration方法。