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L波段EDFA放大器系统技术方案

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。

fb.png

2、EDFA原理

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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,处在最低能级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、L波段光纤放大器系统示意图如下:

fb2.png

2掺铒光纤自发辐射ASE光源系统示意图如下:

fb3.png

三、器件介绍及产品连接

我们可以提供的方案产品包括

序号

产品

基本参数

产品连接

1

ER30-4/125掺鉺单模光纤

(Liekki?)

适用于从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.lisongxia8.com/?a=cp3&id=129

2

980nm泵浦激光器

中心波长:976nm,

谱宽:0.8nm,

输出功率:800mW

http://www.lisongxia8.com/?a=cp3&id=84

3

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

4

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.lisongxia8.com/?a=cp3&id=366

5

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.lisongxia8.com/?a=cp3&id=110

6

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.lisongxia8.com/?a=cpinfo&id=915


四、系统搭建及结果分析

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1、系统介绍:

     我们采用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。

2、实验结果:

a、放大功率曲线

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                       (种子源16.08mW)

2、光纤放大器输出光谱

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    (8.8米掺铒光纤,种子源功率16.08mW,泵浦功率375mW)

3、掺铒光纤的ASE 光谱

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(8.8米掺铒光纤在Pump=375.3mW下的ASE光谱)

在实验过程中,我们发现在掺铒光纤上出现了绿色的荧光。

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