光放大器就是光纖通信系統(tǒng)中能對光信號進行放大的一種子系統(tǒng)產品。
光放大器的原理基本上是基于激光的受激輻射,通過將泵浦光的能量轉變?yōu)樾盘柟獾哪芰繉崿F(xiàn)放大作用。光放大器自從1990年代商業(yè)化以來已經深刻改變了光纖通信工業(yè)的現(xiàn)狀。
分類
光放大器一般可以分為光纖放大器和半導體光放大器兩種。光纖放大器還可以分為摻鉺(Er)光纖放大器,摻鐠(Pr)光纖放大器以及拉曼放大器等幾種。其中摻鉺光纖放大器工作于1550nm波長,已經廣泛應用于光纖通信工業(yè)領域。摻鐠的放大器可以工作于1310nm波長,但是由于轉換效率不理想,現(xiàn)在仍然處于實驗室研究階段。拉曼放大器是近幾年開始商用化的一種新型放大器,主要應用于需要分布式放大的場合。半導體光放大器結構小巧,方便集成,一直被很多人看好。但是由于偏振效應不太理想,一直沒有大規(guī)模商用化。
原理
摻鉺光纖放大器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifer,EDFA)的組成基本上包括了摻鉺光纖,泵浦激光器,光合路器幾個部分。基于不同的用途,摻鉺光纖放大器已經發(fā)展出多種不同的結構。
EDFA的放大原理與雷射產生原理類似,光纖中參雜的稀土族元素Er(3+)其亞穩(wěn)態(tài)(meta-stable state)和基態(tài)(ground state)的能量差相當于1550nm光子的能量、當吸收適當波長的泵浦光能量(980nm或1480nm)后,電子會從基態(tài)(躍遷到能階較高的激發(fā)態(tài)(exciting state),接著釋放少量能量轉移到較穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài)、在泵浦光源足夠時鉺離子的電子會發(fā)生居量反轉(population reverse),即高能階的亞穩(wěn)態(tài)比能階低的基態(tài)電子數量多、當適當的光信號通過時,亞穩(wěn)態(tài)電子會發(fā)生受激輻射效應,放射出大量同波長光子、但因為存在振動能階,所以波長不是單一而是一個范圍,典型值為1530~1570nm、