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光纖放大器分類

　　摻稀土OFA

　　制作光纖時，采用特殊工藝，在光纖芯層沉積中摻入極小濃度的稀土元素，如鉺、鐠或銣等離子，可制作出相應的摻鉺、摻鐠或摻銣光纖。光纖中摻雜離子在受到泵浦光激勵后躍遷到亞穩定的高激發態，在信號光誘導下，產生受激輻射，形成對信號光的相干放大。這種OFA實質上是一種特殊的激光器，它的工作腔是一段摻稀土粒子光纖，泵浦光源一般采用半導體激光器。

當前光纖通信系統工作在兩個低損耗窗口：1.55μm波段和1.31μm波段。選擇不同的摻雜元素，可使放大器工作在不同窗口。

（1）摻鉺光纖放大器（EDFA）

　摻鉺光纖放大器由一段摻鉺光纖和泵浦光源組成，如圖1所示。摻鉺光纖是在石英光纖的纖芯中摻入適量濃度的鉺離子（Er3+），泵浦源的作用是給鉺離子提供能量，將它從低能級“抽運”到高能級，使其具有光學增益功能。沒有泵浦光作用時，Er3+離子的能量狀態稱為基態；吸收泵浦光能量后，Er3+便處于較高能量狀態，即由基態躍遷到激發態。由于處于該高能態的壽命很短，將迅速過渡到較低的激發態，Er3+處于激發態的壽命長得多，被稱為亞穩態。當Er3+從亞穩激發態躍遷回到基態時，多出來的能量轉變為熒光輻射，輻射光的波長由亞穩態與基態的能級差決定。在1550nm波段上，在泵浦源不斷作用下，處于亞穩激發態的Er3+不斷累積，其數量可超過仍處于基態的離子數。當高能態上的粒子數超過低能態上的粒子數時，達到了粒子數反轉狀態。只有在這種狀態下才可能有光放大作用。如入射光信號的光子能量相當于基態和亞穩態之間的能量差，即其光波長與上述輻射光的波長相同，它將同時引發由基態→亞穩態的吸收躍遷和由亞穩態→基態的發射躍遷，吸收躍遷吸收光能，發射躍遷發射光能，吸收和發射光能的大小各與基態和亞穩態的粒子密度成正比。由于粒子數反轉的緣故，總的效果是發射的光能超過吸收的光能，這就使入射光增強，而得到了光放大。

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