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光纤激光放大器中的“增益特性”表示什么?

发布时间:2022-11-16浏览:84次
   光纤激光放大器的主要技术就是在光纤的纤芯中掺入能产生激光的稀土元素,通过激光器提供的直流光激励,使通过的光信号得到放大。传统的光纤传输系统是采用光-电-光再生中继器,这种中继设备影响系统的稳定性和可靠性,为去掉上述转换过程,直接在光路上对信号进行放大传输,就要用一个全光传输型中继器来代替这种再生中继器。
  在掺铒光纤中注入足够强的泵浦光,就可以将大部分处于基态的Er3+离子抽运到激发态,处于激发态的Er3+离子又迅速无辐射地转移到亚稳态。由于Er3+离子在亚稳态能级上寿命较长,因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转。当信号光子通过掺铒光纤时,与处于亚稳态的Er3+离子相互作用发生受激辐射效应,产生大量与自身全相同的光子,这时通过掺铒光纤传输的信号光子迅速增多,产生信号放大作用。Er3+离子处于亚稳态时,除了发生受激辐射和受激吸收以外,还要产生自发辐射(ASE),它造成EDFA的噪声。
  增益特性表示光纤激光放大器的放大能力,其定义为输出功率与输入功率之比,其中,Pout,Pin分别表示放大器输出端与输入端的连续信号功率。增益系数是指从泵浦光源输入1mW泵浦光功率通过光纤放大器所获得的增益,其单位为dB/mW。g0是由泵浦强度定的小信号增益系数,由于增益饱和现象,随着信号功率的增加,增益系数下降;Is,Ps分别为饱和光强和饱和光功率,是表明增益物质特性的量,与掺杂系数、荧光时间和跃迁截面有关。
  增益和增益系数的区别在于增益主要是针对输入信号而言的,而增益系数主要是针对输入泵浦光而言的。另外,增益还与泵浦条件(包括泵浦功率和泵浦波长)有关,目前采用的主要泵浦波长是980 nm和1480 nm。由于各处的增益系数是不同的,而增益须在整个光纤上积分得到,故此特性可用以通过选择光纤长度得到较为平坦的增益谱。
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