掺铒光纤放大器的增益特性
第22卷 第1期2001年3月
发 光 学 报
CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCE
Vol 22No.1
Mar.,2001
研究快报
掺铒光纤放大器的增益特性
李丽娜
(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130021)
摘要:采用980nm无铝InGaAs/InGAsP/InGaP高功率量子阱激光器泵浦掺铒光纤放大器。在泵浦功率为
20mW时,增益为33dB,最大增益系数6 7dB/mW,饱和输出功率为6dBm。并给出掺铒光纤长度和泵浦功率与增益特性的关系,以及输出功率与增益特性的关系。
关 键 词:掺铒光纤;放大器;增益
中图分类号:TN256 文献标识码:A 文章编号:1000 7032(2001)01 0085 03
1 引 言
随着光通信技术的深入开展,以掺铒光纤放大器(EDFA)作为光直接放大的技术发展已成为当今研究的主流方向。EDFA具有掺铒光纤与通信光纤的兼容性、耦合损耗小、稳定性好并且具有高增益、高带宽、高效率、低噪声、无偏振依赖性,结构简单等特点。由于体积小、使用方便、有很高的实用价值。因此,它是相干光通信、光弧子通信、量子光通信等,实现全光型光纤通信的关键性部件。这样自然就引起了各国科学家的极大关注,尤其是半导体激光器泵浦的掺铒光纤放大器,成为近年来的热门课题。实验表明,发射波长为
980nm的半导体激光器是掺铒光纤放大器的最佳泵浦源[1]。因为980nm不仅没有受激态吸收,并且泵浦效率高,响应速度快,量子转换效率接近百分之百,从而有高增益系数、低噪声、高饱和输出功率等优点。
实验用的泵浦源为本组研制的980nm无铝InGaAs/InGaAsP/InGaP高功率量子阱激光器。信号光源是外腔型激光二极管,波长1 48~1 58 m可调。信号光和泵浦光通过合波器进入掺铒光纤。掺铒光纤芯径2 m,铒掺杂浓度200ppm,数值孔径0 3。图1为EDFA器件结构示意图。两个偏振不灵敏的光隔离器用来避免激光振荡和放大自发辐射(ASE)反馈。窄带光滤波
[2,3]
图1 EDFA器件结构示意图
Fig.1 SchematicdiagramofEDFAstructure.
器可以把ASE以及掺铒光纤没能吸收完的泵浦
光滤掉增加放大器的增益带宽。图2为增益光谱。从图中可以看出在1 533 m和1 553 m附近有两个峰值,所以我们以这两个波长为信号波
收稿日期:2000 10 13;修订日期:2000 11 13
长进行比较。图3为关于两个信号波长,不同的
光纤长度与增益系数的关系曲线。对于给定的泵浦功率,放大器的最大增益对应一个最佳光纤长度。在泵浦波长为980nm、泵浦功率12mW、信号
基金项目:吉林省科委资助项目(951007)
(),女,,,
图2 增益光谱Fig.2 Gain
spectrum.
图4 泵浦功率与增益的函数关系Fig.4 Gainasafunctionofpump
powers.
图3 光纤长度与增益系数的函数关系Fig.3 Gaincoefficientasafunctionoffiberlength.
功率-38dBm时,信号波长1 533nm和1 553nm的最佳光纤长度都是12m,对应的最大增益系数分别为6 7和5 7dB/mW。当光纤长度超过最佳值后增益系数很快下降。其原因是放大器超出最佳长度的部份没有被泵浦,反而吸收了放大的信号。图4是泵浦功率与增益的函数关系。当泵浦功率为20mW,信号功率为38dBm、光纤长12m时,信号波长为1 533 m、增益为33dB,
其阈值功率参 考 文 献:
图5 输出信号功率与信号增益函数关系Fig.5 Signalgainasafunctionofoutputsignalpower.
为1 3mW。信号波长为1 553 m、增益为23dB,其阈值功率1mW。图5是输出功率与增益的关
系曲线。当增益下降到3dB时的饱和输出功率为6dBm。
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GainStabilityofErbiumDopedFiberAmplifier
LILi na
(ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciences,Changchun 130021,China)
Abstract:ErbiumdopedfiberamplifierwaspumpedbyAl free980nmInGaAs/InGaAsP/InGaPhighpowerquantumwelllaser.Atpumppowerof20mW,thegainis33dB,themaximumgaincoefficientis6 7dB/mWandthesaturatedoutputpoweris6dBm.Thegainisasafunctionoffiberlengthandpumppowers,itisalsoasafunctionofoutputpowers.Keywords:erbiumdopedfiber;amplifier;gain
Received13October2000
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