光放大器的基本原理
根據放大所採用的增益介質和放大工作原理的不同，可對放大器做不同的區分。按照採用的增益介質可將光放大器分為兩類，一類是半導體放大器，另一類是光纖放大器。前者的增益介質是半導體晶體材料構成的pn結，後者則是光纖。而在光纖放大器中，根據放大機理的不同，又可區分為稀土摻雜放大器(如摻鉺光纖放大器，)和分布式光纖放大器(如拉曼光纖放大器)等。
摻鉺光纖放大器
摻鉺光纖放大器的增益介質是鉺離子，它在光纖製作過程中被摻入纖芯中。其能夠放大的機理及訊號波長與鉺離子的能級分布有關。摻鉺光纖的結構如圖，三價的鉺離子位於edf纖芯**，這將有利於其最大地吸收幫浦浦及訊號能量，以產生最佳的放大效果；纖芯外是外徑為125 um的包層；最外層是外徑為250 um的保護層，其折射率略大於包層折射率，因而可將從包層中輻射出的光轉移。
光纖通訊系統中的光纖放大器之所以大部分採用摻鉺光纖放大器，是因為鉺元素能在1530-1625 nm範圍內提供有用的增益，且石英光纖在這一波長範圍內具有最低的衰減。摻鉺光纖產生受激輻射。當用一高功率的幫浦浦光 λ 注入摻鉺光纖時，將鉺離子從低能級的基態e1激發到高能級e3上。er3+在高能級上的壽命很短，很快即以無輻射躍遷的形式衰減到亞穩態能級e2 上。由於er3+ 在能級e2 上壽命較長，在其上的粒子數聚集越來越多，從而在能級e2和e1之間形成粒子數的反轉分布。這樣，當具有1550 nm波長的光訊號λer通過這段摻鉺光纖時，處於亞穩態能級的粒子即以受激輻射的形式躍遷到基態，並產生和入射光訊號光(1550 nm)完全一樣的光子，從而大大增加了訊號光中的光子數量，也即實現了訊號光在摻鉺光纖中輸出時不斷被放大的功能。因此，利用摻鉺光纖即可製成摻鉺光纖放大器edfa。摻鉺光纖纖芯中鉺的摻雜濃度取決於光纖放大器的設計要求，通常摻雜濃度在100-1000×10-6 ，且集中在3-6 um的纖芯中。
光放大器是光纖通訊系統中能對光訊號進行放大的一種子系統產品。光放大器的原理基本上是基於雷射的受激輻射，通過將幫浦浦光的能量轉變為訊號光的能量實現放大作用。光放大器自從2023年代商業化以來已經深刻改變了光纖通訊工業的現狀。光纖放大器是光纖通訊系統對光訊號直接進行放大的光放大器件。在使用光纖的通訊系統中，不需將光訊號轉換為電訊號，是直接對光訊號進行放大的一種技術。
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