光纤通信
EDFA的工作原理
admin|2015-3-25 08:299881 次阅读

半导体激光器的工作原理,它是在泵浦源的作用下,使得工作物质处于粒子数反转分布状态,从而具备光的放大作用。对于掺铒光纤放大器来说,其基本原理与之相同,它之所以能放大光信号,简单来说,是在泵浦源的作用下,在掺铒光纤中出现了粒子数反转分布,产生了受激辐射,从而使光信号得到放大。由于EDFA具有细长的纤形结构,使得有源区的能量密度很高,光和物质的作用区很长,这样可以降低对泵浦源功率的要求。
    由理论分析知道,铒离子有三个工作能级:E1,E2和E3,如图所示。其中E1能级最低,称为基态;E2能级为亚稳态,E3能级最高,称为激发态。

 图 铒离子能带图

     在末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地激发光纤时,处于基态的粒子获得了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,由于泵浦光源不断地激发,则E2能级上的粒子数就不断增加,而E1能级上的粒子数就减少,这样,在这段掺铒光纤中实现了粒子数反转分布状态,就具备了实现光放大的条件。
    当输入光信号的光子能量E=hf正好等于E2和E1的能级差时,即E2-E1=hf:,则亚稳态E2上的粒子将以受激辐射的形式跃迁到基态E1上,并辐射出和输入光信号中的光子一样的全同光子,从而大大增加了光子数量,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。

             
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