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        L波段EDFA摻鉺光纖放大器系統技術方案 2021-03-16

        一、EDFA基本原理

        1、摻鉺光纖

        鉺是一種稀土元素,原子序數是68,原子量為167.3.鉺離子的電子能級如圖所示,由下能級向上能級的躍遷則對應光的吸收過程。而由上能級向下能級的躍遷則對應于光的發射過程。

        fb.png

        2、EDFA原理

        fb1.png

        EDFA采用摻鉺離子光纖作為增益介質,在泵浦光作用下產生粒子數反轉,在信號光誘導下實現受激輻射放大。

        鉺離子有三個能級,在未受任何光激勵的情況下,處在最低能級E1上,當用泵浦光源的激光不斷激發光纖時,處于基態的粒子獲得能量就會向高能級躍遷。如由E1躍遷至E3,由于粒子在E3 這個高能級上是不穩定的,它將迅速以無輻射躍遷過程落到亞穩態E2 上。在該能級上,相對來講粒子有較長的存活壽命,此時,由于泵浦光源不斷的激發,則E2能級上的粒子數就不斷的增加,而E1能級上的粒子數就減少,這樣,在摻鉺光纖中實現了粒子數反轉分布,就具備了實現光放大的條件。

        當輸入信號光子能量E=hf正好等于E2和E1 的能級差時,即E2-E1=hf,則亞穩態上的粒子將以受激輻射的形式躍遷到基態E1上,并輻射處和輸入信號中的光子一樣的全同光子,從而大大加大了光子數量,使得輸入光信號在摻鉺光纖中變為一個強的輸出光信號,實現 了對光信號的直接放大。


        二、系統示意圖及基本器件介紹

        1、L波段光纖放大器系統示意圖如下:

        fb2.png

        2、摻鉺光纖自發輻射ASE光源系統示意圖如下:

        fb3.png

        三、器件介紹及產品連接

        我們可以提供的方案產品包括

        序號

        產品

        基本參數

        產品連接

        1

        ER30-4/125摻鉺單模光纖

        (Liekki?)

        適用于從1530到1610   nm波長區域(C和L波段),

        吸收峰值:36dB/m@1532nm,

        吸收峰值:1532nm1(Max.[1530–1535 nm]) 30±3dB/m,

        截至波長:890±90nm,模場直徑1550 nm 6.5 ± 0.5μm,數值孔徑 0.2

        http://www.ultraeverdry-shop.net/?a=cp3&id=129

        2

        980nm泵浦激光器

        中心波長:976nm,

        譜寬:0.8nm,

        輸出功率:800mW

        http://www.ultraeverdry-shop.net/?a=cp3&id=84

        3

        1600nmDFB 種子源

        中心波長: 1600nm,

        輸出功率: 20 mW,

        線寬:<2MHz,

         SMF-28E, FC/APC

        http://ld-pd.com/?a=cp3&id=279

        4

        1550nm 隔離器

        中心波長:1550nm,

        隔離度:≥46 dB雙級@25℃,

        插損:<0.6dB,

        操作功率:10W

        http://www.ultraeverdry-shop.net/?a=cp3&id=366

        5

        980nm/1550nm WDM

        工作帶寬: ±20nm,

        插入損耗:≤0.5,

        隔離度:>16dB,1米長尾纖,900um松套管,SMF-28E光纖,FC/PC接頭

        http://www.ultraeverdry-shop.net/?a=cp3&id=110

        6

        1550nm光纖耦合器

        工作波段:1260-1620nm,1x2,

        分光比:10:90,1米長尾纖,

        900um松套管,SMF-28E光纖,FC/APC接頭, 模塊式封裝,操作功率 10W

        http://www.ultraeverdry-shop.net/?a=cpinfo&id=915


        四、系統搭建及結果分析

        fb5.png

        1、系統介紹:

             我們采用1600nmDFB 激光器作為種子源,980nm激光器作為泵浦源。摻鉺光纖長度為8.8米。種子源發出的光經過1550nm光纖隔離器之后,與980nm泵浦光通過980nm/1550nm WDM,進入到摻鉺光纖,輸出的光經過1550nm光纖耦合器分光,一部分進入到功率計中檢測功率,一部分進入光譜儀看對應的光譜形狀。

        2、實驗結果:

        a、放大功率曲線

        fb7.png

                               (種子源16.08mW)

        2、光纖放大器輸出光譜

        fb8.png

            (8.8米摻鉺光纖,種子源功率16.08mW,泵浦功率375mW)

        3、摻鉺光纖的ASE 光譜

        fb9.png

        (8.8米摻鉺光纖在Pump=375.3mW下的ASE光譜)

        在實驗過程中,我們發現在摻鉺光纖上出現了綠色的熒光。









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