掺铒光纤放大器实验14270.pdf

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1、实验十二 掺铒光纤放大器实验 实验目的：1.理解掺铒光纤放大的原理；2.学习 Optisystem 软件的使用；3.加深对光放大技术的认识。实验仪器：1.Optisystem 软件 实验原理：1.EDFA 的概念 EDFA 采用掺铒离子单模光纤为增益介质，在泵浦光作用下产生粒子数反转，在信号光诱导下实现受激辐射放大。信号光与波长较其为短的光波(泵浦光)同沿光纤传输，泵浦光的能量被光纤中的稀土元素离子吸收而使其跃迁至更高能级，并可通过能级间的受激发射转移为信号光的能量。信号光沿光纤长度得到放大，泵浦光沿光纤长度不断衰减。泵浦波长可以是 520、650、800、980、1480nm,波长短于 98

2、0nm 的泵浦效率低，因而通常采用 980 和 1480nm 泵浦。2.掺铒光纤放大器的基本结构 掺铒光纤：当一定的泵浦光注入到掺铒光纤中时，Er3+从低能级被激发到高能级上，由于在高能级上的寿命很短，很快以非辐射跃迁形式到较低能级上，并在该能级和低能级间形成粒子数反转分布。半导体泵浦二极管：为信号放大提供足够的能量，使物质达到粒子数反转。波分复用耦合器：将信号光和泵浦光合路进入掺铒光纤中。光隔离器：使光传输具有单向性，放大器不受发射光影响，保证稳定工作。EDFA 的三种泵浦方式进行比较:同向泵浦(前向泵浦)型：好的噪声性能 反向泵浦(后向泵浦)型：输出信号功率高 双向泵浦型：输出信号功率比单

3、泵浦源高 3dB，且放大特性与信号传输方向无关 实验内容：增益G是描述光放大器对信号放大能力的参数。定义为：G与光放大器的泵浦功率、掺杂光纤的参数和输入光信号有很复杂的关系。用 Optisystem 软件完成如下测量。1.增益对输入光功率的依存关系 2.增益G与输入光波长的关系 3.小信号增益随泵浦功率的关系 4.小信号增益随 EDF 长度的关系 实验报告要求：根据实验内容，完成器件选择与数据测量，绘图并对实验现象进行分析。ins,outs,10log10)dB(PPG 附：EDF长度 1 3 5 7 9 11 13 15 980 前项 后项 -100 -100-100-100-100 双向 1480 前项 后项 -100-100-100-100 双向 1 2 3 4 6 8 9 10 -26 铒 浓度 25 1 泵 浦波长 860 900 930 940 960 970 980 990 1000 1200 前向 双向 -100