EDFA:摻铒光纖放大器-中文百科頻道

作用

光纜網絡已經遍布世界各地，光纖通信成為“信息高速公路”的重要支柱。但是由于光纖本身具有傳輸損耗，使得光信号隻能傳輸不太遠的距離就會衰減到接收機無法辨别的程度。從前光中繼采用“光-電-光”的方式進行光放大。光纖放大器是可以将信号進行放大的一種新型全光放大器，根據它在光纖線路中的位置以及作用，一般可以分為中繼放大、前置放大和功率放大三種。

EDFA的問世引起的光通信技術的一場革命，在以光纖為傳輸媒體的郵電通信、有線電視以及計算機網絡的系統發揮着重要的作用。

工藝

制作光纖時，采用特殊工藝，在光纖芯層沉積中摻入盡可能高濃度的铒離子，摻雜方法通常有兩種：減小芯層直徑、将铒元素集中摻雜到芯層的中心位置，制作出相應的摻铒光纖。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态，在信号光誘導下，産生受激輻射，形成對信号光的相幹放大。

已商用的EDFA噪聲低，增益曲線好，放大器帶寬大，與波分複用（WDM）系統兼容，泵浦效率高，工作性能穩定，技術成熟，在現代長途高速光通信系統中備受青睐。目前，"摻铒光纖放大器（EDFA）+密集波分複用（DWDM）+非零色散光纖（NZDF）+光子集成（PIC）"正成為國際上長途高速光纖通信線路的主要技術方向。

發展史

摻铒光纖主要在1.55um波段的應用的有源光纖的研究基礎上發展起來的。前期的工作是研究光纖激光器和研究摻稀土元素光纖，後來發現了在光纖中摻铒元素能夠實現放大的作用，其工作波長對應于光纖的1.55um傳輸波長，人們用摻铒光纖制作成功摻铒光纖放大器。

功率放大器是在CATV系統的前端将發射機的輸出光放大後再進行分配，以供各方向的光纖幹線傳輸用。功率放大器與功率分配器也可考慮做成兩段重複使用。從遠離前端處将光纖幹線分支時，可在分支前面接入摻铒光纖放大器，作為線路放大器，以補償分支損耗。

在光纖傳輸網絡管理中如何實現對摻铒光纖放大器的監控?光纖放大器作為整個系統的一個功能模塊，納入網管系統的方法一般有兩種：其一是通過光纖放大器的232C接口電路将光纖放大器的性能參數和告警信息傳輸給網管系統，進行統一管理，顯示和處置。其二是由光纖放大器的開關量信息接口向網管系統送開關量信息進行管理顯示。

在工程實踐中已采用過這兩種成功的方法。采用在1550nm窗口附近的密集型WDM技術是擴大現有光纖通信能力的最有效的方法。增益平坦型光纖放大器是DWDM傳輸系統的關鍵部件，可以十分有效地解決由于光波分複用/解複用帶來的插入損耗，使WDM系統的中繼問題變得十分簡單。

由于EDFA具有40nm的工作帶寬，它可以同時放大多個波長不同的光信号，因此它可以十分方便地應用于DWDM系統中，補償各種光衰耗。

産品

概述

EDFA是光纖放大器中具有代表性的一種。由于EDFA工作波長為1550nm，與光纖的低損耗波段一緻且其技術已比較成熟，所以得到廣泛應用。摻铒光纖是EDFA的核心原件，它以石英光纖作基質材料，并在其纖芯中摻入一定比例的稀土原素铒離子。

當一定的泵浦光注入到摻铒光纖中時，Er3+從低能級被激發到高能級，由于Er3+在高能級上壽命很短，很快以非輻射躍遷形式到較高能級上，并在該能級和低能級間形成粒子數反轉分布。由于這兩個能級之間的能量差正好等于1550nm光子的能量，所以隻能發生1550nm光的受激輻射，也隻能放大1550nm的光信号。

EDFA采用JDSU、Fujitsu、Nortel、Lucent、Fitel等世界著名半導體公司出品的波長為980nm或1480nm高線性、光隔離、分布反饋、熱電制冷DFB激光器作為泵浦源。機器内設光功率輸出穩定電路及激光器熱電緻冷器溫度穩定控制電路，保證了整機的最佳性能和激光器的長壽命穩定工作。微處理器軟件對激光器的工作狀态進行監控，工作參數由數字面闆顯示。一旦激光器的工作參數偏離軟件設定的允許範圍，微處理将自動關斷激光器電源，紅燈閃爍提示告警，數字面闆提示故障原因。