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实验十二掺铒光纤放大器(EDFA)性能测试(优.选)--第1页

实验十二掺铒光纤放大器（EDFA）的性能测试

一、实验目的

1.认识掺铒光纤放大器（EDFA）的工作原理、基本构造及有关特征；

2.测试掺铒光纤放大器（EDFA）的各样参数，并依据丈量的参数计算增益、输出饱

和功率和噪声系数；

二、实验原理

在光纤放大器适用化从前，为了战胜光纤传输中的消耗，每传输一段距离都要进行“再

生”，即把传输后的弱光信号变换成电信号，经过放大、整形后，再去调制激光器，生成一

定强度的光信号，即所谓的O—E—O光电混淆中继。但跟着传输码率的提升，“重生”的难

度也随之提升，于是中继部分红了信号传输容量扩大的“瓶颈”。光纤放大器的出现解决了这

一难题，其不只可对光信号进行直接放大，同时还拥有及时、高增益、宽带、在线、低噪声、低

消耗的全光放大功能，是新一代光纤通讯系统中必不行少的重点器件；因为这项技

术不单解决了消耗对光网络传输速率与距离的限制，更重要的是它创始了C＋L波段的波分复

用，进而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用（WDM）、密集波分复用

（DWDM）、全光传输、光孤子传输等成为现实，是光纤通讯发展史上的一个划时代的里程碑。

在当前适用化的光纤放大器中主要有掺铒光纤放大器（Erbium-DopedFiberAmplifier，

EDFA）、半导体光放大器（SOA）和光纤喇曼放大器（FRA）等，此中掺铒光纤放大器以其

优胜的性能现已宽泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通讯系统、接入网、光纤CATV

网、军用系统（雷达多路数据复接、数据传输、制导等）等领域。在系统中EDFA有三种

基本的应用方式：功率放大器（Powerbooster-Amplifier）、中继放大器（Line-Amplifier）和

前置放大器（Pre-Amplifier）。它们对放大器性能有不同的要求，功放要求输出功率大，前

放对噪声性能要求高，而中放二者兼备。

1．掺铒光纤放大器的工作原理

Er3+能级图及放大过程：掺铒光纤放大器之因此能放大光信号的基来源理在于Er3＋汲取

泵浦光的能量，由基态4I跃迁至处于高能级的泵浦态，关于不同的泵浦波长电子跃迁到

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不同的能级，当用980nm波长的光泵浦时，如图15-1所示，Er＋从基态跃迁至泵浦态I。

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因为泵浦态上的载流子的寿命只有1μs，电子快速以非辐射方式由泵浦态豫驰至亚稳态，

在亚稳态上载流子有较长的寿命，在络绎不绝的泵浦下，亚稳态上的粒子不停积累，进而

实现粒子数反转散布。当有1550nm的信号光经过已被激活的铒光纤时，在信号光的感觉下，

亚稳态上的粒子以采集受激辐射的方式跃迁到基态，同时开释出一个与感觉光子全同的光

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子，进而实现了信号光在掺铒光纤的流传过程中不停放大。在放大过程中，亚稳态上的粒

子也会以自觉辐射的方式跃迁到基态，自觉辐射产生的光子也会被放大，这类放大的自觉

辐射（ASE:AmplifiedSpontaneousEnission）会耗费泵浦光并引入噪声。