6.2 掺铒光纤放大器
掺铒光纤放大器（EDFA）
基本原理：铒离子吸收泵浦光的能量，实现粒子数反转分布，受激辐射产生与入射光子完全一样的光子。
EDFA的特点
工作波长与光纤最小损耗波长窗口一致；
对掺铒光纤进行激励所需要的泵浦光功率较低； 增益高、噪声低、输出功率高。
连接损耗低。
长度为10m~100m左右的掺铒光纤，铒离子的掺杂浓度一般为25mg/kg左右
半导体激光器，输出功率为10~100mW，工作波长为0.98μm或1.48μm。将信号光和泵浦光耦合在一起。保证信号单向传输滤除噪声，提高信噪比EDFA 结构及工作原理
铒离子能级分布泵浦能带
快速非辐
射衰变
亚稳态能带
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EDFA泵浦方式
EDFA的内部按泵浦方式分，有三种基本的结构：即同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦。
同向泵浦
信号光与泵浦光以同一方向从掺铒光纤的输入端注入的结构，也称为前向泵浦。
反向泵浦
信号光与泵浦光从两个不同方向注入进掺铒光纤的结构，也称后向泵浦。
双向泵浦
同向泵浦和反向泵浦同时泵浦的结构。
不同泵浦方式性能差异（1）（2）（3）
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EDFA性能参数
1.功率增益
2.输出功率特性
3.噪声特性
功率增益
功率增益:输出功率与输入功率之比。
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输出功率
噪声
EDFA的主要噪声种类：
①信号光的散粒噪声；
②被放大的自发辐射光的散粒噪声；
③自发辐射光谱与信号光之间的差拍噪声；
④自发辐射光谱间的差拍噪声。
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EDFA的应用
EDFA的基本应用：
（1）延长中继距离；（2）与波分复用技术结合。（3）与光孤子技术结合。（4）与CATV等技术结合。
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