什么是光纖放大器？光放大器的原理是什么？

瀏覽次數：發布時間：2020-09-09

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什么是光放大器？

光放大器就是光纖通信系統中能對光信號進行放大的一種子系統產品。

光放大器的原理基本上是基于激光的受激輻射，通過將泵浦光的能量轉變為信號光的能量實現放大作用。光放大器自從1990年代商業化以來已經深刻改變了光纖通信工業的現狀。

光放大器的原理是什么？

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，光合路器幾個部分。基于不同的用途，摻鉺光纖放大器已經發展出多種不同的結構。

EDFA的放大原理與雷射產生原理類似，光纖中參雜的稀土族元素Er(3+)其亞穩態（meta-stable state）和基態（ground state）的能量差相當于1550nm光子的能量、當吸收適當波長的泵浦光能量（980nm或1480nm）后，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范圍，典型值為1530~1570nm。

光放大器的分類

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，已經廣泛應用于光纖通信工業領域。摻鐠的放大器可以工作于1310nm波長，但是由于轉換效率不理想，現在仍然處于實驗室研究階段。

拉曼放大器是近幾年開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，一直沒有大規模商用化。

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