EDFA 摻鉺光纖放大器的工作原理及應(yīng)用方式 摻鉺光纖放大器(EDFA,即在信號通過的纖芯中摻入了鉺離子Er3 + 的光信號放大器)是1985年英國南安普頓大學(xué)首先研制成功的光放大器,它是光纖通信中zui偉大的發(fā)明之一。摻鉺光纖是在石英光纖中摻入了少量的稀土元素鉺(Er)離子的光纖,它是摻鉺光纖放大器的核心。從20世紀(jì)80年代后期開始,摻鉺光纖放大器的研究工作不斷取得重大的突破。WDM技術(shù)、極大地增加了光纖通信的容量。成為當(dāng)前光纖通信中應(yīng)用zui廣的光放大器件。
EDFA 摻鉺光纖放大器主要是由一段摻鉺光纖(長約10-30m)和泵浦光源組成。其工作原理是:摻鉺光纖在泵浦光源(波長980nm或1480nm)的作用下產(chǎn)生受激輻射,而且所輻射的光隨著輸入光信號的變化而變化,這就相當(dāng)于對輸入光信號進(jìn)行了放大。研究表明,摻鉺光纖放大器通常可得到15-40db的增益,中繼距離可以在原來的基礎(chǔ)上提高100km以上。那么,人們不禁要問:科學(xué)家們?yōu)槭裁磿氲皆诠饫w放大器中利用摻雜鉺元素來提高光波的強(qiáng)度呢?我們知道,鉺是稀土元素的一種,而稀土元素又有其特殊的結(jié)構(gòu)特點。長期以來,人們就一直利用在光學(xué)器件中摻雜稀土元素的方法,來改善光學(xué)器件的性能,所以這并不是一個偶然的因素。另外,為什么泵浦光源的波長選在980nm或1480nm呢?其實,泵浦光源的波長可以是520nm、650nm、980nm、和1480nm,但實踐證明波長1480nm的泵浦光源激光效率zui高,次之是波長980nm的泵浦光源。
應(yīng)用方式
1.功率放大器(booster-Amplifier),處于合波器之后,用于對合波以后的多個波長信號進(jìn)行功率提升,然后再進(jìn)行傳輸,由于合波后的信號功率一般都比較大,所以,對一功率放大器的噪聲指數(shù)、增益要求并不是很高,但要求放大后,有比較大的輸出功率。
2.線路放大器(Line-Amplifier),處于功率放大器之后,用于周期性地補(bǔ)償線路傳輸損耗,一般要求比較小的噪聲指數(shù),較大的輸出光功率。
3.前置放大器(Pre-Amplifier),處于分波器之前,線路放大器之后,用于信號放大,提高接收機(jī)的靈敏度(在光信噪比(OSNR)滿足要求情況下,較大的輸入功率可以壓制接收機(jī)本身的噪聲,提高接收靈敏度),要求噪聲指數(shù)很小,對輸出功率沒有太大的要求。