C+L波段EDFA掺铒系统原理介绍

发布时间：2021-12-15 点击次数：2311

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zui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she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、L波段系统示意图如下：

2，掺铒光纤自发辐射ASE光源系统示意图如下：

器件介绍及产品连接

我们可以提供的方案产品包括：

产品	基本参数	产品连接
ER30-4/125掺鉺单模光纤(Liekki™)	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
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
1600nmDFB 种子源	中心波长:1600nm 输出功率:20 mW 线宽:＜2MHz SMF-28E, FC/APC	http://ld-pd.com/?a=cp3&id=279
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
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
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
1550nm DFB 种子源	中心波长:1550nm 输出功率:30 mW 线宽:＜2MHz SMF-28E, FC/APC	http://ld-pd.com/?a=cp3&id=245

三、系统搭建及结果分析

1，系统搭建

我们采用1550nm和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。