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1、摘要IAbstractII1引言12受激辐射光放大理论23掺饵光纤放大器系统组成34掺饵光纤放大器原理44.1掺饵光纤44.2泵浦光源44.3光隔离器44.4光耦合器54.5光滤波器55掺饵光纤放大器应用65.1掺饵光纤放大器在密集波分复用中的应用65.2固定增益光放大器与自动增益调整光放大器性能比较65.3掺铒光纤放大器与喇曼光纤放大器的联合使用76总结8致谢9参考文献10摘要本文从理论上研究了掺饵光纤放大器的原理，通过对泵浦放大理论的分析、光耦合理论的分析、光滤波理论的分析以及光隔离器的分析，深入研究了光放大器系统的构建理论基础，并
2、从应用的角度，剖析了掺饵光纤放大器的优点以及应用前景，提出改进型的掺饵光纤放大器系统。关键词：掺饵光纤放大器；泵浦；光耦合；光滤波；光隔离12AbstractThepapertheoreticallystudyoftheeffectsofthefiberamplifierbaittheprincipleofpumptheanalysisofthetheory,lightamplificationcouplingtheoryanalysis,lightfilteringtheanalysisofthetheoryandtheisolati
3、onofthelightanalysis,adeepresearchontheconstructionofthelightamplifiersystemtheorybasis,fromthepointofviewoftheapplication,andanalyzestheadvantagesofopticalfiberamplifiermixedthebaitandapplicationprospectofthebait,andputsforwardtheimprovedwithfiberamplifiersystem.Keyword
4、s:mixedbaitfiberamplifiers;Pump;Opticalcoupling;Lightfiltering;Lightisolation121引言光纤通信网络中由于光在传输过程中的损耗和色散，使长距离光纤通信受到限制。目前光纤损耗的典型值在1.3um波段为0.35dB,在1.55um波段为0.25dB。光纤损耗限制了光纤无中继传输距离(50-100km)。延长通信距离的方法是采用中继站。以前大量应用光-电-光中继,即首先将光信号转换为电信号,在电信号上进行放大、再生、重定时等信息处理后,再将电信号转换为光信号,经光纤传
5、送出去。这样,光-电-光中继需要光接收机和光发射机来进行光-电和电-光转换,设备复杂,成本昂贵,维护运转不便。近几年发展起来的光放大器,尤其是掺铒光纤放大器(EDFA),可使光信号直接在光域进行放大,无须转换成电信号进行信息处理,即用全光中继来代替光-电-光中继,使成本降低,设备简化,维护运转方便。光放大器有半导体光放大器（SOA）、非线性光纤放大器(受激拉曼散射光纤放大器和受激布里渊散射光纤放大器)、掺杂光纤放大器。掺杂光纤放大器是利用稀土金属离子作为激光工作物质的放大器,有铒(Er)、钕(Nd)、镨(Pr)、铥(Tm)等。容纳杂质的
6、光纤叫做基质光纤,可以是石英光纤,也可以是氟化物光纤,这类光纤放大器统称为掺稀土离子光纤放大器(REDFA)。其中,掺铒光纤放大器的工作波段在1.5um,与光纤的最低损耗窗口一致。现在光通信的发展趋势逐渐由单独使用固定增益的EDFA到使用增益自动的EDFA，再到EDFA与喇曼光纤放大器的联合使用。[1]122受激辐射光放大理论在石英光纤的纤芯中掺入三价稀土金属铒元素，这种光纤在泵浦光的激励下形成粒子数反转分布，然后在信号光的作用下产生受激辐射，放出与信号光完全相同的光子形成光的放大。图1受激辐射光放大原理受激辐射光放大原理如图1所示：其
7、中能级E1代表基态，能量最低；能级E2代表亚稳态；能级E3代表激发态，能量最高。若泵浦光的光子能量等于能级E3与E1之差，掺杂离子吸收泵浦光后，从基态E1升至激发态E3。但是铒离子在激发态是不稳定的，激发到E3的铒离子很快就通过自发辐射跃迁到亚稳态E2。若信号光的光子能量等于能级E2与能级E1的能量之差，这时处于亚稳态的铒离子通过受激辐射返回到基态E1，并把释放的能量加到信号光的光子上，从而实现信号光的放大。[2]12在光纤通信系统中,随着传输速率的增加,传统的0/E/0中继方式的成本迅速增加,用光放大的方法来替代传统的中继方式,光放大
8、器直接放大光信号,使得整个系统更加简单和灵活,EDFA是目前及未来一段时间的主要选择.EDFA以掺铒光纤作为增益介质,利用980nm和1480nm泵浦作为泵浦光源,使铒离子Er3+粒子数反转,信号光入射使亚
