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        C+L波段光纖放大器系統 - 筱曉光子產品介紹? 2021-08-18

        一、EDFA基本原理


        1,摻鉺光纖

        鉺是一種稀土元素,原子序數是68,原子量為167.3.鉺離子的電子能級如圖所示,由下能級向上能級的躍遷則對應光的吸收過程。而由上能級向下能級的躍遷則對應于光的發射過程:

        微信圖片_20210818092416.jpg


        2,EDFA原理

        微信圖片_20210818092451.jpg


        EDFA采用摻鉺離子光纖作為增益介質,在泵浦光作用下產生粒子數反轉,在信號光誘導下實現受激輻射放大。




        鉺離子有三個能級,在未受任何光激勵的情況下,處在最低能級E1上,當用泵浦光源的激光不斷激發光纖時,處于基態的粒子獲得能量就會向高能級躍遷。如由E1躍遷至E3,由于粒子在E3 這個高能級上是不穩定的,它將迅速以無輻射躍遷過程落到亞穩態E2 上。在該能級上,相對來講粒子有較長的存活壽命,此時,由于泵浦光源不斷的激發,則E2能級上的粒子數就不斷的增加,而E1能級上的粒子數就減少,這樣,在摻鉺光纖中實現了粒子數反轉分布,就具備了實現光放大的條件。




        當輸入信號光子能量E=hf正好等于E2和E1 的能級差時,即E2-E1=hf,則亞穩態上的粒子將以受激輻射的形式躍遷到基態E1上,并輻射處和輸入信號中的光子一樣的全同光子,從而大大加大了光子數量,使得輸入光信號在摻鉺光纖中變為一個強的輸出光信號,實現了對光信號的直接放大。






        二、系統示意圖及基本器件介紹



        1,C、L波段光纖放大器系統示意圖如下:

        微信圖片_20210818092532.png


        2,摻鉺光纖自發輻射ASE光源系統示意圖如下:

        微信圖片_20210818092610.jpg


        器件介紹及產品連接

        我們可以提供的方案產品包括:


        產品基本參數產品連接


        ER30-4/125摻鉺單模光纖(Liekki?)

        • 用于從1530到1610 nm波長區域(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:890±90nm

        • 模場直徑:1550 nm 6.5 ± 0.5μm

        • 數值孔徑:0.2

        http://www.ljdk.net/?a=cp3&id=129


        980nm泵浦激光器

        • 中心波長:976nm

        • 譜寬:0.8nm

        • 輸出功率:800mW

        http://www.ljdk.net/?a=cp3&id=84


        1600nmDFB 種子源

        • 中心波長:1600nm

        • 輸出功率:20 mW

        • 線寬:<2MHz

        •  SMF-28E, FC/APC

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


        1550nm隔離器

        • 中心波長:1550nm

        • 隔離度:≥46 dB雙級@25℃

        • 插損:<0.6dB

        • 操作功率:10W

        http://www.ljdk.net/?a=cp3&id=366


        980nm/1550nm WDM

        • 工作帶寬:±20nm

        • 插入損耗:≤0.5

        • 隔離度>16dB,1米長尾纖,900um松套管,SMF-28E光纖,FC/PC接頭

        http://www.ljdk.net/?a=cp3&id=110


        1550nm光纖耦合器

        • 工作波段:1260-1620nm,1x2

        • 分光比:10:90,1米長尾纖

        • 900um松套管,SMF-28E光纖,FC/APC接頭,模塊式封裝,操作功率10W

        http://www.ljdk.net/?a=cpinfo&id=915


        1550nm DFB 種子源

        • 中心波長:1550nm

        • 輸出功率:30 mW

        • 線寬:<2MHz

        •  SMF-28E, FC/APC

        http://ld-pd.com/?a=cp3&id=245


        三、系統搭建及結果分析


        1,系統搭建

        微信圖片_20210818091458.jpg


        我們采用1550nm和1600nmDFB 激光器作為種子源,980nm激光器作為泵浦源。摻鉺光纖長度為8.8米。種子源發出的光經過1550nm光纖隔離器之后,與980nm泵浦光通過980nm/1550nm WDM,進入到摻鉺光纖,輸出的光經過1550nm光纖耦合器分光,一部分進入到功率計中檢測功率,一部分進入光譜儀看對應的光譜形狀。


        微信圖片_20210818093035.jpg


        980nm泵浦激光器電流-功率曲線



        微信圖片_20210818093123.png


        C波段光纖放大器,1550nm DFB種子源

        微信圖片_20210818093205.png


        L波段光纖放大器,1600nm DFB 種子源16.08mW下的放大功率曲線


        2,放大光譜對比

        微信圖片_20210818093246.png


        種子源電流120mA,泵浦電流800mA

        微信圖片_20210818093323.jpg


        種子源功率16.08mW,泵浦功率375mW


        3,摻鉺光纖的ASE光譜

        微信圖片_20210818093406.jpg


        4,實驗過程中,我們發現在摻鉺光纖上出現了綠色的熒光

        解釋:這是因為在激發態,有的粒子沒有落到亞穩態,而是還吸收泵浦光的能量,上升到更高的能級,然后粒子直接落到基態,輻射出514nm左右的綠光,也就是我看到的熒光現象。

         通過搭建光纖放大器系統,我們基本達到了預期的效果,后續我們還會繼續改進我們的系統,以達到更好的效果。










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