C+L波段EDFA掺铒光纤放大器系统原理介绍

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：

器件介绍及产品连接

我们可以提供的方案产品包括：

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。

980nm泵浦激光器电流-功率曲线

C波段光纤放大器,1550nm DFB种子源

L波段光纤放大器,1600nm DFB 种子源16.08mW下的放大功率曲线

2，放大光谱对比

种子源电流120mA，泵浦电流800mA

种子源功率16.08mW，泵浦功率375mW

3，掺铒光纤的ASE光谱

4，实验过程中，我们发现在掺铒光纤上出现了绿色的荧光

解释：这是因为在激发态，有的粒子没有落到亚稳态，而是还吸收泵浦光的能量，上升到更高的能级，然后粒子直接落到基态，辐射出514nm左右的绿光，也就是我看到的荧光现象。

通过搭建光纤放大器系统，我们基本达到了预期的效果，后续我们还会继续改进我们的系统，以达到更好的效果。