第二十二讲光纤放大器
第二十二讲 光纤放大器
主要内容 光放大器的类型及其特点 掺铒光纤放大器的工作原理 三、掺铒光纤放大器的构成与特性 四、掺铒光纤放大器的优点 五、掺铒光纤放大器的应用
主要内容 • 一、光放大器的类型及其特点 • 二、掺铒光纤放大器的工作原理 • 三、掺铒光纤放大器的构成与特性 四、掺铒光纤放大器的优点 五、掺铒光纤放大器的应用
光放大器的类型及其特点 导体放大器:易与其他半导体器件集 成,但性能与光偏振方向有关,器 件与光纤的耦合损耗大 纤放大器:性能与光偏振方向无关, 器件与光纤的耦合损耗小
光放大器的类型及其特点 • 半导体放大器：易与其他半导体器件集 成 ， 但 性 能 与 光 偏 振 方 向 有 关 ， 器 件与光纤的耦合损耗大。 • • 光纤放大器：性能与光偏振方向无关， 器件与光纤的耦合损耗小
掺铒光纤放大器的工作原理 在掺铒光纤(EDF)中,铒离子有三个 能级:基态E1、亚稳态E2和激发态E3。 当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量 差时,铒离子吸收泵浦光的光能从基态 跃迁到激发态,但激发态不稳定,电子 很快返回到E2,若输入的信号光的光子 能量等于E2和E1之间能量差,则电子从 E2跃迁到E1,产生受激辐射光,故光信 号被放大
掺铒光纤放大器的工作原理 • 在掺铒光纤（EDF）中，铒离子有三个 能级：基态E1、亚稳态E2和激发态E3。 当泵浦光的光子能级等于E3和E1的能量 差时，铒离子吸收泵浦光的光能从基态 跃迁到激发态，但激发态不稳定，电子 很快返回到E2，若输入的信号光的光子 能量等于E2和E1之间能量差，则电子从 E2跃迁到E1，产生受激辐射光，故光信 号被放大
掺铒光纤放大器的构成 泵湖 输入信号 掺铒光纤 输出信号 波分复用器 光隔离器 光隔离器
掺铒光纤放大器的构成
掺铒光纤放大器的各部分功能 掺光纤(EDF)和高功率泵浦源是关键器件。 EDF的增益取决于E3+的浓度、光纤长度和直径 以及泵浦光功率。对泵浦光源的要求是大功率 和长寿命。波长为1、48μm的 InGaAsP多量子阱 MQW)激光器输出光功率在100mW,泵浦光 转换成信号光效率在6dBmW以上,且噪声低, 是未来发展方向。 波分复用器把泵浦光和信号光耦合在一起。对 其要求是插入损耗小,熔拉双锥光纤耦合型和 干涉滤波型最适用 隔离器置于两端防止光反射。对它的要求是 插入损耗小,反射损耗大
掺铒光纤放大器的各部分功能 • 掺铒光纤（EDF）和高功率泵浦源是关键器件。 EDF的增益取决于Er3+的浓度、光纤长度和直径 以及泵浦光功率。对泵浦光源的要求是大功率 和长寿命。波长为1、48μm的InGaAsP 多量子阱 （MQW）激光器输出光功率在100mW，泵浦光 转换成信号光效率在6 dB/mW以上，且噪声低， 是未来发展方向。 • 波分复用器把泵浦光和信号光耦合在一起。对 其要求是插入损耗小，熔拉双锥光纤耦合型和 干涉滤波型最适用。 • 光隔离器置于两端防止光反射。对它的要求是 插入损耗小，反射损耗大
掺铒光纤放大器的优点 1、工作波长正好落在光纤通信最佳波段 (1500nm~1600nm),与光纤耦合损耗小,可 达01B。 2、增益高,约为30~40dB,饱和输出光功率 大,约为1015dB。 3、噪声指数小,一般为4~7dB。隔离度大, 串扰小,适用于波分复用。 4、频带宽,在1550mm窗口频带宽度为20~ 40nm。有利于增加传输容量
掺铒光纤放大器的优点 • 1、 工 作波 长 正 好落 在 光 纤通 信 最 佳波 段 （1500nm～1600nm），与光纤耦合损耗小，可 达0.1dB。 • 2、 增益高，约为30～40dB，饱和输出光功率 大，约为10—15dB。 • 3、 噪声指数小，一般为4～7dB。隔离度大， 串扰小，适用于波分复用。 • 4、 频带宽，在1550nm窗口频带宽度为20～ 40nm。有利于增加传输容量
掺铒光纤放大器的应用 继放大器(LA):在光纤线路中每隔一段 距离设置一个光纤放大器,以延长干线网的传 输距离。 置放大器(PA):放在光接收机之前,放 大微弱的光信号,以改善光接收灵敏度,对噪 声要求苛刻 置放大器(BA):放在光发射机后,以提高 发射光功率,对其噪声要求不高,饱和输出功 率是主要参数
掺铒光纤放大器的应用 中继放大器（LA）：在光纤线路中每隔一段 距离设置一个光纤放大器，以延长干线网的传 输距离。 前置放大器（PA）：放在光接收机之前，放 大微弱的光信号，以改善光接收灵敏度，对噪 声要求苛刻。 • 后置放大器（BA）：放在光发射机后，以提高 发射光功率，对其噪声要求不高，饱和输出功 率是主要参数