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光放大器的分類

在目前實用化的光纖放大器中主要有摻鉺光纖放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier，EDFA）、半導體光放大器（SOA）和光纖喇曼放大器（FRA）等，其中摻鉺光纖放大器以其優越的性能現已廣泛應用于長距離、大容量、高速率的光纖通信系統、接入網、光纖CATV網等領域。在給定輸入泵浦光功率時，隨著信號光和ASE光的增大，上能級粒子數的增加將因不足以補償消耗而逐漸減少，增益也將不能維持初始值不變，并逐漸下降，此時放大器進入飽和工作狀態，增益產生飽和。

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光放大器

EDFA的結構

(a) 前向或正向泵浦結構；(b) 后向或反向泵浦結構；(c)雙向泵浦結構

這三種結構的EDFA分別稱作前向泵、后向泵和雙向泵摻鉺光纖放大器。雙向泵浦可以采用同樣波長的泵浦源，也可采用1480nm和980nm雙泵浦源方式。980nm的泵浦源工作在放大器的前端，用以優化噪聲性能；在放大過程中，亞穩態上的粒子也會以自發輻射的方式躍遷到基態，自發輻射產生的光子也會被放大，這種放大的自發輻射（ASE:AmplifiedSpontaneousEmission）會消耗泵浦光并引入噪聲。1480nm泵浦源工作在放大器后端，以便獲得大的功率轉換效率，這種配置既可以獲得高的輸出功率，又能得到較好的噪聲系數。

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光纖放大器

增益與摻鉺光纖長度的關系

EDFA的增益還跟輸進光的程度、泵浦光功率及光纖中鉺離子Er3 的濃度都有關系，如小信號輸進時的增益系數大于大信號輸進時的增益系數。當輸進光弱時，高能位電子的消耗減少并可從泵激得到充分的供給，因而，受激輻射就能維持達到相當的程度。當輸進光變強時，由于高能位的電子供給不充分，受激輻射光的增加變少，于是就出現飽和。泵浦光功率越大，摻鉺光纖越長，3 dB飽和輸出功率也就越大。其次與當Er3 的濃度超過一定值時，增益反而會降低，因此要控制好摻鉺光纖的鉺離子濃度。空氣中的散射粒子，會使光線在空問、時間和角度上產生不同程度的偏差。

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