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一心一可了与石猺鲁%￡】欢ㄒ逦狝:孚孚;掺铒光纤放大器的特性研究郑立军引言驹鱎光纤传输的最大障碍是损耗,它直接制约着光纤的应用和发展。远距离光纤传输中为了保证传输信号的质量,在信号强度有所下降时要进行补偿,提高信号强度,这就是信号的放大。光纤放大器可实现对光的直接放大,具有实时,宽带,低损耗的全光放大功能,掺铒光纤放大器已广泛应用于长距离大容量高速率的光纤通信系统中。掺铒光纤放大器是通过受激辐射放大入射光的,相当于一个没有反馈的激光器。掺铒光纤放大器的核心结构是掺铒光纤。其放大作用就是利用了掺铒光纤中铒离子在泵浦光泵浦作用下受激辐射而实现的。当用较高能量的泵浦激光器来激励时,基态的电子吸收泵浦光后大量激发到激发态,而激发态不稳定,电子会无辐射跃迁到能量较低的亚稳态,当泵浦光功率足够强时,会形成基态和亚稳态的粒子数反转,当有信号光进入时,如果信号光的波长正好合适的话,电子会从亚稳态受激辐射跃迁到基态,同时放出与信号光频率相同的光子,这样信号光就得到了放大。掺铒光纤放大器的小信号增益可以利用下式进行计算式中P藕旁鲆妫口,—信号光在掺铒光纤中的衰减系数;￡一掺铒光纤的长度;占,一定义为兰,这里J潜闷止獾乃ゼ跸凳一单端泵浦时的输人归一化泵浦光功率。上式显示增益氩纛锕庀顺ざ群凸橐换淙氲谋闷止β实墓叵怠6匀范ǖ某ざ鹊牟纛锕庀朔糯笃鳎可以求得增益媸淙氡闷止β实谋浠叵担透ㄊ淙氡闷止β适辈纛锕庀朔糯笃鞯脑鲆鍳随长度的变化关系。对于给定掺铒光纤结构参数的掺铒光纤放大器,根据上式就可以求得增益随入射光功率,光纤长度等参数变化关系。信号光强度、光纤长度等参数的变化对输出特性的影响。通过实验研究了泵浦光源的输出功率和驱动电流的关关键词:掺铒光纤放大器;增益;损耗%第卷第年长春大学学报ご捍笱У缱有畔⒐こ萄г海ご摘要:从理论和实验两方面研究了掺铒光纤放大器的输出特性。在理论上用数值模拟的方法研究了泵浦功率、系、放大器的增益与泵浦功率和输入信号光功率的关系。研究表明实验结果和数值模拟结果相吻合,对掺铒光纤放大器的结构设计。以及改善掺铒光纤放大器的增益特性有一定的指导作用。中图分类号:文献标志码:文章编号:——一收稿日期:∞作者简介:郑立军,女,吉林洮南人,副教授,硕士,主要从事物理学、电工电子技术的教学与研究。.铩
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砺垩芯笛榻峁头治不同光纤长度情况下,增益与泵浦功率的变化关系如图荆此图给出了用穖泵浦的掺铒光纤放大器在处的小信号增益作为泵浦功率的函数,用典型参数值计算得到的曲线图渲胁问狿。,入。搿,仅耄/琯木耄/入。/琯:,‘×玸‘。通过图梢钥闯觯杂诟ǖ姆糯器长度糯笃髟鲆婵J妓姹闷止β食手甘龀ぃ北闷止β食欢ㄖ凳对应于图械墓盏增长变缓。这是由于在泵浦功率较低时,泵浦功率是限制增益的最主要因素,所以增益随泵浦功率在开始时是指数增长的关系,当泵浦功率增长到一定程度时,掺铒光纤中基本形成粒子数全反转,所以这时增益随泵浦功率的增长变缓。不同功率情况下,增益与掺铒光纤长度的变化关系如图荆此图给出了用穖泵浦的掺铒光纤放大器在穖处的小信号增益作为掺铒光纤长度的函数,用典型参数值计算得到的曲线图渲胁问狿。,入,搿,入,痬,,,入。/眒~Mü可以看出,对于给定的放大器泵浦功率#糯笃髟鲆嬖贚的一最佳值处取得最大,当罴阎凳毖杆傧陆担蚴欠糯器的末端未受到泵浦且吸收