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筱曉(上海)光子技術(shù)有限...

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L波段EDFA摻鉺光纖放大器系統(tǒng)技術(shù)方案

閱讀:2014      發(fā)布時(shí)間:2021-11-23
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一、EDFA基本原理

1、摻鉺光纖

鉺是一種稀土元素,原子序數(shù)是68,原子量為167.3.鉺離子的電子能級(jí)如圖所示,由下能級(jí)向上能級(jí)的躍遷則對(duì)應(yīng)光的吸收過(guò)程。而由上能級(jí)向下能級(jí)的躍遷則對(duì)應(yīng)于光的發(fā)射過(guò)程。

fb.png

2、EDFA原理

fb1.png

EDFA采用摻鉺離子光纖作為增益介質(zhì),在泵浦光作用下產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn),在信號(hào)光誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)受激輻射放大。

鉺離子有三個(gè)能級(jí),在未受任何光激勵(lì)的情況下,處在最抵能級(jí)E1上,當(dāng)用泵浦光源的激光不斷激發(fā)光纖時(shí),處于基態(tài)的粒子獲得能量就會(huì)向高能級(jí)躍遷。如由E1躍遷至E3,由于粒子在E3 這個(gè)高能級(jí)上是不穩(wěn)定的,它將迅速以無(wú)輻she躍遷過(guò)程落到亞穩(wěn)態(tài)E2 上。在該能級(jí)上,相對(duì)來(lái)講粒子有較長(zhǎng)的存活壽命,此時(shí),由于泵浦光源不斷的激發(fā),則E2能級(jí)上的粒子數(shù)就不斷的增加,而E1能級(jí)上的粒子數(shù)就減少,這樣,在摻鉺光纖中實(shí)現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布,就具備了實(shí)現(xiàn)光放大的條件。

當(dāng)輸入信號(hào)光子能量E=hf正好等于E2和E1 的能級(jí)差時(shí),即E2-E1=hf,則亞穩(wěn)態(tài)上的粒子將以受激輻射的形式躍遷到基態(tài)E1上,并輻射處和輸入信號(hào)中的光子一樣的全同光子,從而大大加大了光子數(shù)量,使得輸入光信號(hào)在摻鉺光纖中變?yōu)橐粋€(gè)強(qiáng)的輸出光信號(hào),實(shí)現(xiàn) 了對(duì)光信號(hào)的直接放大。


二、系統(tǒng)示意圖及基本器件介紹

1、L波段光纖放大器系統(tǒng)示意圖如下:

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2、摻鉺光纖自發(fā)輻射ASE光源系統(tǒng)示意圖如下:

fb3.png

三、器件介紹及產(chǎn)品連接

我們可以提供的方案產(chǎn)品包括

序號(hào)

產(chǎn)品

基本參數(shù)

產(chǎn)品連接

1

ER30-4/125摻鉺單模光纖

(Liekki™)

適用于從1530到1610   nm波長(zhǎng)區(qū)域(C和L波段),

吸收峰值:36dB/m@1532nm,

吸收峰值:1532nm1(Max.[1530–1535 nm]) 30±3dB/m,

截至波長(zhǎng):890±90nm,模場(chǎng)直徑1550 nm 6.5 ± 0.5μm,數(shù)值孔徑 0.2

http://www.microphotons。。cn/?a=cp3&id=129

2

980nm泵浦激光器

中心波長(zhǎng):976nm,

譜寬:0.8nm,

輸出功率:800mW

http://www.microphotons。。cn/?a=cp3&id=84

3

1600nmDFB 種子源

中心波長(zhǎng): 1600nm,

輸出功率: 20 mW,

線寬:<2MHz,

SMF-28E, FC/APC

http://ld-pd.com/?a=cp3&id=279

4

1550nm 隔離器

中心波長(zhǎng):1550nm,

隔離度:≥46 dB雙級(jí)@25℃,

插損:<0.6dB,

操作功率:10W

http://www.microphotons。。cn/?a=cp3&id=366

5

980nm/1550nm WDM

工作帶寬: ±20nm,

插入損耗:≤0.5,

隔離度:>16dB,1米長(zhǎng)尾纖,900um松套管,SMF-28E光纖,F(xiàn)C/PC接頭

http://www.microphotons。。cn/?a=cp3&id=110

6

1550nm光纖耦合器

工作波段:1260-1620nm,1x2,

分光比:10:90,1米長(zhǎng)尾纖,

900um松套管,SMF-28E光纖,F(xiàn)C/APC接頭, 模塊式封裝,操作功率 10W

http://www.microphotons。。cn/?a=cpinfo&id=915


四、系統(tǒng)搭建及結(jié)果分析

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1、系統(tǒng)介紹:

    我們采用1600nmDFB 激光器作為種子源,980nm激光器作為泵浦源。摻鉺光纖長(zhǎng)度為8.8米。種子源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)1550nm光纖隔離器之后,與980nm泵浦光通過(guò)980nm/1550nm WDM,進(jìn)入到摻鉺光纖,輸出的光經(jīng)過(guò)1550nm光纖耦合器分光,一部分進(jìn)入到功率計(jì)中檢測(cè)功率,一部分進(jìn)入光譜儀看對(duì)應(yīng)的光譜形狀。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果:

a、放大功率曲線

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                      (種子源16.08mW)

2、光纖放大器輸出光譜

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   (8.8米摻鉺光纖,種子源功率16.08mW,泵浦功率375mW)

3、摻鉺光纖的ASE 光譜

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(8.8米摻鉺光纖在Pump=375.3mW下的ASE光譜)

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)在摻鉺光纖上出現(xiàn)了綠色的熒光。



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