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C波段EDFA光纖放大器系統(tǒng)技術(shù)方案

更新時間:2022-06-07      點擊次數(shù):1433

一、EDFA基本原理

1、摻鉺光纖

鉺是一種稀土元素,原子序數(shù)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(yīng)光的吸收過程。而由上能級向下能級的躍遷則對應(yīng)于光的發(fā)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(zhì),在泵浦光作用下產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn),在信號光誘導(dǎo)下實現(xiàn)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(dāng)用泵浦光源的激光不斷激發(fā)光纖時,處于基態(tài)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(wěn)定的,它將迅速以無輻she躍遷過程落到亞穩(wěn)態(tài)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(fā),則E2能級上的粒子數(shù)就不斷的增加,而E1能級上的粒子數(shù)就減少,這樣,在摻鉺光纖中實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布,就具備了實現(xiàn)光放大的條件。

當(dāng)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(wěn)態(tài)上的粒子將以受激輻射的形式躍遷到基態(tài)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(shù)量,使得輸入光信號在摻鉺光纖中變?yōu)橐粋€強(qiáng)的輸出光信號,實現(xiàn) 了對光信號的直接放大。


二、系統(tǒng)示意圖及基本器件介紹

1、C波段光纖放大器系統(tǒng)示意圖如下:

fa3.jpeg

2、摻鉺光纖自發(fā)輻射ASE光源系統(tǒng)示意圖如下:

fa4.jpeg

三、器件介紹及產(chǎn)品連接

我們可以提供的方案產(chǎn)品包括

序號

產(chǎn)品

基本參數(shù)

產(chǎn)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(qū)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(shù)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

1550nmDFB   種子源

中心波長: 1550nm,

輸出功率: 30 mW,

線寬<2MHz,

SMF-28E, FC/APC

http://ld-pd.com/?a=cp3&id=245

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,F(xiàn)C/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,F(xiàn)C/APC接頭, 模塊式封裝,操作功率 10W

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

四、系統(tǒng)搭建及結(jié)果分析

fa5.jpeg

1、系統(tǒng)介紹:

系統(tǒng)介紹:我們采用1550nmDFB 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(fā)出的光經(jīng)過1550nm光纖隔離器之后,與980nm泵浦光通過980nm/1550nm WDM,進(jìn)入到摻鉺光纖,輸出的光經(jīng)過1550nm光纖耦合器分光,一部分進(jìn)入到功率計中檢測功率,一部分進(jìn)入光譜儀看對應(yīng)的光譜形狀。

2、實驗結(jié)果:

a、放大功率曲線

fa6.jpeg

(不同種子源功率下的放大功率曲線)

2、光纖放大器輸出光譜

fa7.jpeg

   (種子源電流120mA,泵浦電流800mA)


fa8.jpeg

   (種子源電流120mA,泵浦電流600mA)



fa9.jpeg

   (種子源電流120mA,泵浦電流400mA)

3、摻鉺光纖的ASE 光譜

fa10.jpeg

(泵浦電流800mA)