第二十二讲 光纤放大器
主要内容
? 一, 光放大器的类型及其特点
? 二, 掺铒光纤放大器的工作原理
? 三, 掺铒光纤放大器的构成与特性
四、掺铒光纤放大器的优点
五、掺铒光纤放大器的应用
光放大器的类型及其特点
? 半导体放大器,易与其他半导体器件集
成, 但性能 与光偏 振方向有 关, 器
件与光纤的耦合损耗大 。
?
? 光纤放大器,性能与光偏振方向无关，
器件与光纤的耦合损耗小。
掺铒光纤放大器的工作原理
? 在掺铒光纤（ EDF） 中，铒离子有三个
能级：基态 E1,亚稳态 E2和激发态 E3。
当泵浦光的光子能级等于 E3和 E1的能量
差时，铒离子吸收泵浦光的光能从基态
跃迁到激发态，但激发态不稳定，电子
很快返回到 E2,若输入的信号光的光子
能量等于 E2和 E1之间能量差，则电子从
E2跃迁到 E1,产生受激辐射光，故光信
号被放大。
掺铒光纤放大器的构成
掺铒光纤放大器的各部分功能
? 掺铒光纤 （ EDF） 和 高功率泵浦源 是关键器件 。
EDF的增益取决于 Er3+的浓度, 光纤长度和直径
以及泵浦光功率 。 对泵浦光源的要求是大功率
和长寿命 。 波长为 1,48μm的 InGaAsP 多量子阱
（ MQW） 激光器输出光功率在 100mW,泵浦光
转换成信号光效率在 6 dB/mW以上, 且噪声低,
是未来发展方向 。
? 波分复用器 把泵浦光和信号光耦合在一起 。 对
其要求是插入损耗小, 熔拉双锥光纤耦合型和
干涉滤波型最适用 。
? 光隔离器 置于两端防止光反射。对它的要求是
插入损耗小，反射损耗大
掺铒光纤放大器的优点
? 1, 工作波长正好落在光纤通信最佳波段
（ 1500nm～ 1600nm）, 与光纤耦合损耗小, 可
达 0.1dB。
? 2,增益高, 约为 30～ 40dB,饱和输出光功率
大, 约为 10— 15dB。
? 3,噪声指数小, 一般为 4～ 7dB。 隔离度大,
串扰小, 适用于波分复用 。
? 4,频带宽, 在 1550nm窗口频带宽度为 20～
40nm。 有利于增加传输容量 。
掺铒光纤放大器的应用
中继放大器 （ LA）, 在光纤线路中每隔一段
距离设置一个光纤放大器, 以延长干线网的传
输距离 。
前置放大器 （ PA）, 放在光接收机之前,
放大微弱的光信号, 以改善光接收灵敏度, 对
噪声要求苛刻 。
? 后置放大器 （ BA）,放在光发射机后，以提高
发射光功率，对其噪声要求不高，饱和输出功
率是主要参数。