摻雜光纖放大器

摻雜光纖放大器又稱為摻稀土OFA。製作光纖時，採用特殊工藝，在光纖芯層沉積中摻入極小濃度的稀土元素，如鉺、鐠或銣等離子，可製作出相應的摻鉺、摻鐠或摻銣光纖。光纖中摻雜離子在受到泵浦光激勵後躍遷到亞穩定的高激發態，在信號光誘導下，產生受激輻射，形成對信號光的相干放大。這種OFA實質上是一種特殊的雷射器，它的工作腔是一段摻稀土粒子光纖，泵浦光源一般採用半導體雷射器。

基本介紹

• 中文名：摻雜光纖放大器
• 作用：摻雜
• 對象：光纖
• 屬於：放大器
• 又稱：摻稀土OFA
• 泵浦光源：一般採用半導體雷射器

套用與前景

光纖通信系統工作在兩個低損耗視窗：1.55μm波段和1.31μm波段。選擇不同的摻雜元素，可使放大器工作在不同視窗。

摻稀土元素的光纖放大器是利用光纖中摻雜稀土元素（如餌和鈦等），引起增益而實現光放大的。其優點是工作波長恰好落在光纖通信的最佳波長區（1.3～1.6μm），結構簡單，與線路的耦合損耗很小，噪聲低，增益高，頻頻寬，與光纖偏振狀態無關，所需泵浦功率也較低。

使用最多的是摻鉺光纖放大器（EDFA），其工總波長在1530~1560nm之間，也可增益位移使其工作在1570~1610nm。另外摻銩放大器（TDFA）其一個增益帶在1480~1510nm，是作為通信視窗中S-band的較理想放大器。還要1310nm的摻鐠放大器以及1060nm附近的摻鐿放大器等等。

開發意義

容量大、抗電磁干擾能力強等優點，現在高速通信網的主要幹線。的傳輸距離放置再生中繼器，以補償色散與損耗對光信號的劣化作用。然而，“光一電一光”，轉換的再生中繼器設備昂貴、穩定性差及傳輸容量小等缺點，光放大器(Optical Amplifier，OA)的和實用化解決了上述問題，而且克服了傳統通信的“電子瓶頸”效應，對傳輸信號的格式和速率均的透明性，而且解決了衰減對光網路傳輸速率與傳輸距離的限制，使得整個光纖通信傳輸系統簡單和靈活。，光放大器的對光纖通信的發展了舉足輕重的作用，被譽為光纖通信發展的“里程碑”。

信號放大的全光放大器，可以高增益、寬頻寬、低噪聲、低損耗的全光放大功能，而且它傳輸線路耦合損耗低、與光偏振狀態無關、對傳輸信號的格式和比特率透明性強等優點，是新一代光纖通信系統中必不可少的關鍵器件。稀土金屬離子雷射工作物質的放大器。將雷射工作物質摻與光纖芯子即摻雜光纖。

直到20世紀80年代中期，英國南安普頓大學在摻鉺(Er3+)光纖中重大使得稀土摻雜光纖放大器更實用性，顯示出誘人的套用前景。隨後，摻稀土元素的光纖放大器也了的發展。摻稀土元素的光纖放大器，增益高、摻雜濃度高、長度短的特點;與龐大的光纖通信系統和光纖系統相比，其所使用的光纖較短，故而也稱為集總式光纖放大器。

放大譜範圍

粒子數反轉狀態，當信號光纖芯時，激發態上的粒子在外來信號光的作用下產生受激輻射，輻射疊加到外來信號光上而放大。較多的主要是摻鉺(Er3+)、鐠(Pr3+)、銩(Tm3+)、釹(Nd3+)和鐿(Yb3+)的光纖放大器及雷射器，圖1給出了光纖的損耗譜和摻雜光纖放大器的放大譜範圍【2】。分支，它的工作波長位於光纖的低損耗視窗1550nm波段。

放大器，的增益，轉向氟基玻璃、磷酸鹽玻璃、碲基玻璃等基質的。，鉍酸鹽玻璃基質摻鉺光纖放大器稱為當前寬頻摻鉺光纖放大器的熱點【3】。除此之外，表明在摻鉺光纖中摻雜鋁離子、鐿離子等也能增益。

後十幾年來光通信與EDFA，均發展。EDFA與其它放大器，輸出功率大、增益高、上作頻寬寬、與偏振無關、噪聲係數低、放大特性與系統比特率及數據格式無關、無串擾等優點，己大容量、高速率光纖通信系統中可缺少的關鍵器件。EDFA在光纖通信系統中可以前置放大器、功率放大器、線路放大器和在本地網路LAN中套用。在常規光纖數字通信系統中套用，可以省去的光中繼機，而且中繼距離也大為，這長途光纜幹線系統意義。

摻稀土元素光纖中的光放大效應，它們的發展密不可分。領域的機構中，美國光學公司AT&T、英國南安普頓大學的電子工程程系和物理系、英國通信實驗室(BTRL)等都扮演了的角色，其它在領域內發表過的機構還有惠普、德國漢堡的技術大學、日本NTT、Hoya、住友、三菱，Poaroid Coupration、史丹福大學和GTE、法國Alcatel等。國內從20世紀80年代末和90年代初。上海矽酸鹽所、北京建材所、天津46所及武漢郵電院等都了摻鉺光纖的研製。在清華大學、北京郵電大學、武漢郵電科學院、南開大學及上海科技大學、華南師範大學等也開始了光纖放大器和光纖雷射器的，並了階段性的。