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光纖激光放大器中的“增益特性”表示什么?

更新時間:2022-11-16瀏覽:1710次
   光纖激光放大器的主要技術(shù)就是在光纖的纖芯中摻入能產(chǎn)生激光的稀土元素,通過激光器提供的直流光激勵,使通過的光信號得到放大。傳統(tǒng)的光纖傳輸系統(tǒng)是采用光-電-光再生中繼器,這種中繼設(shè)備影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,為去掉上述轉(zhuǎn)換過程,直接在光路上對信號進行放大傳輸,就要用一個全光傳輸型中繼器來代替這種再生中繼器。
  在摻鉺光纖中注入足夠強的泵浦光,就可以將大部分處于基態(tài)的Er3+離子抽運到激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)的Er3+離子又迅速無輻射地轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài)。由于Er3+離子在亞穩(wěn)態(tài)能級上壽命較長,因此很容易在亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)信號光子通過摻鉺光纖時,與處于亞穩(wěn)態(tài)的Er3+離子相互作用發(fā)生受激輻射效應(yīng),產(chǎn)生大量與自身全相同的光子,這時通過摻鉺光纖傳輸?shù)男盘柟庾友杆僭龆?,產(chǎn)生信號放大作用。Er3+離子處于亞穩(wěn)態(tài)時,除了發(fā)生受激輻射和受激吸收以外,還要產(chǎn)生自發(fā)輻射(ASE),它造成EDFA的噪聲。
  增益特性表示光纖激光放大器的放大能力,其定義為輸出功率與輸入功率之比,其中,Pout,Pin分別表示放大器輸出端與輸入端的連續(xù)信號功率。增益系數(shù)是指從泵浦光源輸入1mW泵浦光功率通過光纖放大器所獲得的增益,其單位為dB/mW。g0是由泵浦強度定的小信號增益系數(shù),由于增益飽和現(xiàn)象,隨著信號功率的增加,增益系數(shù)下降;Is,Ps分別為飽和光強和飽和光功率,是表明增益物質(zhì)特性的量,與摻雜系數(shù)、熒光時間和躍遷截面有關(guān)。
  增益和增益系數(shù)的區(qū)別在于增益主要是針對輸入信號而言的,而增益系數(shù)主要是針對輸入泵浦光而言的。另外,增益還與泵浦條件(包括泵浦功率和泵浦波長)有關(guān),目前采用的主要泵浦波長是980 nm和1480 nm。由于各處的增益系數(shù)是不同的,而增益須在整個光纖上積分得到,故此特性可用以通過選擇光纖長度得到較為平坦的增益譜。