光放大器就是光纖通信系統中能對光信號進(jìn)行放大的一種子系統產(chǎn)品。
光放大器的原理基本上是基于激光的受激輻射,通過(guò)將泵浦光的能量轉變?yōu)樾盘柟獾哪芰繉?shí)現放大作用。光放大器自從1990年代商業(yè)化以來(lái)已經(jīng)深刻改變了光纖通信工業(yè)的現狀。
分類(lèi)
光放大器一般可以分為光纖放大器和半導體光放大器兩種。光纖放大器還可以分為摻鉺(Er)光纖放大器,摻鐠(Pr)光纖放大器以及拉曼放大器等幾種。其中摻鉺光纖放大器工作于1550nm波長(cháng),已經(jīng)廣泛應用于光纖通信工業(yè)領(lǐng)域。摻鐠的放大器可以工作于1310nm波長(cháng),但是由于轉換效率不理想,現在仍然處于實(shí)驗室研究階段。拉曼放大器是近幾年開(kāi)始商用化的一種新型放大器,主要應用于需要分布式放大的場(chǎng)合。半導體光放大器結構小巧,方便集成,一直被很多人看好。但是由于偏振效應不太理想,一直沒(méi)有大規模商用化。
原理
摻鉺光纖放大器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifer,EDFA)的組成基本上包括了摻鉺光纖,泵浦激光器,光合路器幾個(gè)部分?;诓煌挠猛?,摻鉺光纖放大器已經(jīng)發(fā)展出多種不同的結構。
EDFA的放大原理與雷射產(chǎn)生原理類(lèi)似,光纖中參雜的稀土族元素Er(3+)其亞穩態(tài)(meta-stable state)和基態(tài)(ground state)的能量差相當于1550nm光子的能量、當吸收適當波長(cháng)的泵浦光能量(980nm或1480nm)后,電子會(huì )從基態(tài)(躍遷到能階較高的激發(fā)態(tài)(exciting state),接著(zhù)釋放少量能量轉移到較穩定的亞穩態(tài)、在泵浦光源足夠時(shí)鉺離子的電子會(huì )發(fā)生居量反轉(population reverse),即高能階的亞穩態(tài)比能階低的基態(tài)電子數量多、當適當的光信號通過(guò)時(shí),亞穩態(tài)電子會(huì )發(fā)生受激輻射效應,放射出大量同波長(cháng)光子、但因為存在振動(dòng)能階,所以波長(cháng)不是單一而是一個(gè)范圍,典型值為1530~1570nm、