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L波段EDFA摻鉺光纖放大器系統技術方案

更新時間:2022-06-07點擊次數:1844

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。

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2、EDFA原理

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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,處在最抵能級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she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:

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2、摻鉺光纖自發輻射ASE光源系統示意圖如下:

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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.microphotons。。cn/?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.microphotons。。cn/?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.microphotons。。cn/?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.microphotons。。cn/?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.microphotons。。cn/?a=cpinfo&id=915


四、系統搭建及結果分析

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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

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                      (種子源16.08mW)

2、光纖放大器輸出光譜

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   (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

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(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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