光纤通信课程设计题目掺饵放大器
学院物理与电子科学学院
年级专业08级电子1班
者
学号
指导教师
f目录
概述3
1铒离子的电子能级图3
2掺铒光纤的光放大原理5
3掺饵光纤放大器的基本结构6
4掺饵光纤放大器的特点7
41优点7
42缺点7
5掺饵光纤放大器的应用8
6EDFA的增益特性8
61EDFA的放大特性8
62EDFA对增益的影响8
7技术展望9
参考文献9
f掺饵光纤放大器
概述
光纤通信中采用光纤来传输光信号一般它受到两方面的限制损耗和色散。就损耗而言目前光纤损耗的典型值在13μm波段为035dBkm在155μm波段为020dBkm。由光纤损耗限制的光纤无中继传输距离为50100km90年代初期EDFA的研制成功打破了光纤通信传输距离受光纤损耗的限制使全光通信距离延长至几千公里给光纤通信带来了深刻的变化。
一般光放大器都由增益介质、泵源、输入输出耦合结构组成。根据增益介质的不同目前主要有两类放大器一类采用活性介质如半导体材料和掺稀土元素的光纤。掺稀土光放大器是在光纤芯层中掺入极小浓度的稀土元素如饵、谱或铥等离子制作出相应的掺饵、掺镨或掺铥光纤。光纤中掺杂离子在受到泵浦光激励后跃迁到亚稳定的高激发态在信号光诱导下产生受激辐射形成对信号光的相干放大。主要有掺铒光纤放大器EDFAErbiumDopedFiberAmplifier、掺镨光纤放大器PDFAPraseodymiumDopedFiberAmplifier和掺铥光纤放大器TDFAThuliumDopedFiberAmplifier等另一类基于光纤的非线性效应利用光纤的非线性实现对信号光放大的一种激光放大器。当光纤中光功率密度达到一定阈值时将产生受激喇曼散射SRSStimulatedRama
Scatteri
g或受激布里渊散射SBSStimulatedBrilloui
Scatteri
g形成对信号光的相干放大如光纤喇曼放大器FRAFiberRama
Amplifier和光纤布里渊放大器FBAFiberBrilloui
Amplifier。本文仅对EDFA作相应的讨论。
一、铒离子的电子能级图
铒Er是一种稀土元素属于镧系元素原子序数是68原子量为1673。按常规电子能级的光谱命名方法铒离子的电子能级如图11所示描述铒离子Er3的能级用量子数S电子轨道角动量的矢量加和、
L电子自旋运动的矢量加和、J和再耦合可得到总角动量来表示。通常用大写的英文字母S、P、D、F、G、H、I、……分别表示L0123456……的状态。将数值2s1写在L的左上角这样的符号2s1L称为光谱项。用J表示光谱项中能级的进一步分裂。符号2s1LJ称为光谱支项。
对铒离子Er3量子数分别为
315
6
22
LSJ
则其光谱支项2s1LJ为4I152。。
由下能级向上能级的跃迁则对r