光放大器

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光放大器光纤通信系统中能对光信号进行放大的一种子系统产品。光放大器的原理基本上是基于激光的受激辐射,通过将泵浦光的能量转变为信号光的能量实现放大作用。光放大器自从1990年代商业化以来已经深刻改变了光纤通信工业的现状。

分类[编辑]

光放大器一般可以分为光纤放大器和半导体光放大器两种。光纤放大器还可以分为掺铒(Er)光纤放大器,掺镨(Pr)光纤放大器以及拉曼放大器等几种。其中掺铒光纤放大器工作于1550nm波长,已经广泛应用于光纤通信工业领域。掺镨的放大器可以工作于1310nm波长,但是由于转换效率不理想,现在仍然处于实验室研究阶段。拉曼放大器是近几年开始商用化的一种新型放大器,主要应用于需要分布式放大的场合。半导体光放大器结构小巧,方便集成,一直被很多人看好。但是由于偏振效应不太理想,一直没有大规模商用化。

原理[编辑]

掺铒光纤放大器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifer,EDFA)的组成基本上包括了掺铒光纤,泵浦激光器,光合路器几个部分。基于不同的用途,掺铒光纤放大器已经发展出多种不同的结构。

EDFA的放大原理與雷射產生原理類似,光纖中掺雜的稀土族元素Er(3+)其亞穩態(meta-stable state)和基態(ground state)的能量差相當於1550nm光子的能量、

當吸收適當波長的泵浦光能量(980nm或1480nm)後,電子會從基態(躍遷到能階較高的激發態(exciting state),接著釋放少量能量轉移到較穩定的亞穩態、在泵浦光源足夠時鉺離子的電子會發生居量反轉(population reverse),即高能階的亞穩態比能階低的基態電子數量多、當適當的光信號通過時,亞穩態電子會發生受激輻射效應,放射出大量同波長光子、但因為存在振動能階,所以波長不是單一而是一個範圍,典型值為1530~1570nm、

历史[编辑]

最早研究掺铒光纤放大器的是英国南安普敦大学。