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        光纖放大器的工作原理

摻鉺光纖放大器的工作原理

Er3 能級圖及放大過程：摻鉺光纖放大器之所以能放大光信號的基本原理在于Er3＋吸收泵浦光的能量，由基態4I15/2躍遷至處于高能級的泵浦態，對于不同的泵浦波長電子躍遷到不同的能級，當用980nm波長的光泵浦時，如圖15-1所示，Er＋3從基態躍遷至泵浦態4I11/2。由于泵浦態上的載流子的壽命只有1μs，電子迅速以非輻射方式由泵浦態豫馳至亞穩態，在亞穩態上載流子有較長的壽命，在源源不斷的泵浦下，亞穩態上的粒子不斷累積，從而實現粒子數反轉分布。當有1550nm的信號光通過已被激發的鉺光纖時，在信號光的感應下，亞穩態上的粒子以收集受激輻射的方式躍遷到基態，同時釋放出一個與感應光子全同的光子，從而實現了信號光在摻鉺光纖的傳播過程中不斷放大。在放大過程中，亞穩態上的粒子也會以自發輻射的方式躍遷到基態，自發輻射產生的光子也會被放大，這種放大的自發輻射（ASE: Amplified Spontaneous Emission）會消耗泵浦光并引入噪聲。在摻鉺光纖中注進足夠強的泵浦光，就可以將大部分處于基態的Er3 離子抽運到激發態，處于激發態的Er3 離子又迅速無輻射地轉移到亞穩態。

由于超高速率、大容量、長距離光纖通信系統的發展，對作為光纖通信領域的關鍵器件——光纖放大器在功率、帶寬和增益平坦方面提出了新的要求，因此，在未來的光纖通信網絡中，光纖放大器的發展方向主要有以下幾個方面：

(1)EDFA從C-Band向L-Band發展；

(2)寬頻譜、大功率的光纖拉曼放大器；

(3)將局部平坦的EDFA與光纖拉曼放大器進行串聯使用，獲得超寬帶的平坦增益放大器；

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為什么光纖放大器被廣泛應用

惡劣的天氣情況，會對無線光通訊系統的傳播信號產生衰耗作用?？諝庵械纳⑸淞Ｗ樱瑫构饩€在空問、時間和角度上產生不同程度的偏差。大氣中的粒子還可能吸收激光的能量，使信號的功率衰減，在無線光通訊系統中光纖通訊系統低損耗的傳播路徑已不復存在。大氣環境多變的客觀性無法改變，要獲得更好更快的傳輸效果，對在大氣信道傳輸的光信號就提出了更高的要求，一般地，采用大功率的光信號可以得到更好的傳輸效果。光放大器應用在BOTDR系統隨著光纖傳感及信息處理等科學技術的快速發展，BOTDR技術也得到了長足的發展并日益成熟，現已廣泛應用于各個行業。隨著光纖放大器(EDFA)的迅速發展，穩定可靠的大功率光源將在各種應用中滿足無線光通訊的要求。

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