为什么出现光纤线路故障时要关闭EDFA的泵浦激光源？

激光泵通常运用于由密集波分复用（DWDM）环路光纤系统中，作用是通过某种方式直接或间接增大光路信号输出。就像电路维修之前要切断电源一样，光纤是通过光信号传送，所以要关闭EDFA，不然会有辐射

激光增益介质在泵浦作用下，会发生自发辐射，自发辐射的光在介质中传输会发生受受激辐射，产生光放大。由于腔镜的存在，只有垂直腔镜的光纤可以不断放大，最后输出。泵浦的作用是给增益介质提供能量。

1.光通信的迅猛发展,光纤制造工 艺与半导体激光器生产技术的日趋成熟,为光纤激光器和放大器的发展奠定了基础。由于铒离子的发射谱覆盖了1550nm的光纤通信低损耗窗口,因此对掺铒光 纤放大器及激光器的研究将对光纤通信技术的发展起着举足轻重的作用。

2.对EDFA(掺铒光纤放大器)、ASE(放大的自发辐射)光源及环形腔掺铒光纤激光器进行了理论与实验研究。首先本文介绍了掺铒光纤放大器的基本原 理、结构,增益特性及噪声特性,并根据所用光纤及泵浦光源的参数对980nm激光二极管前向泵浦的EDFA的增益及噪声特性在理论上进行了数值模拟,详细 分析了影响EDFA增益的各种因素,从而实现了对EDFA的优化设计。

3.通过实验对所设计的EDFA进行了测试。经实验,得到了增益为35dB的 EDFA,这一结果与理论值还有一定差异,在文中对造成这种差异的原因进行了详细讨论。

4.由于ASE(放大的自发辐射)的存在,使得EDFA在无输入信号 时,输出端仍有很宽范围的光谱产生,形成放大器的噪声。基于放大的自发辐射原理,我们测试了覆盖C(Conventional Wave Band)波段及L(Long Wave Band)波段的ASE光谱,从而得到了ASE光源,其光功率在泵浦功率为30mW时,ASE光源出纤功率为0.8228mW,谱宽43nm,纹波 0.08dB。最后在理论上对环形腔掺铒光纤激光器进行了数值模拟,通过选择适当的参数实现了对光纤激光器的优化设计,并通过实验对所设计的光纤激光器的 输出特性

光纤放大器(英文简称:Optical

Fiber

Ampler,简写OFA)是指运用于光纤通信线路中，实现信号放大的一种新型全光放大器。根据它在光纤线路中的位置和作用，一般分为中继放大、前置放大和功率放大三种。同传统的半导体激光放大器（SOA）相比较，OFA不需要经过光电转换、电光转换和信号再生等复杂过程，可直接对信号进行全光放大，具有很好的“透明性”，特别适用于长途光通信的中继放大。可以说，OFA为实现全光通信奠定了一项技术基础。

光纤放大器技术就是在光纤的纤芯中掺入能产生激光的稀土元素，通过激光器提供的直流光激励，使通过的光信号得到放大。传统的光纤传输系统是采用光—电—光再生中继器，这种中继设备影响系统的稳定性和可靠性，为去掉上述转换过程，直接在光路上对信号进行放大传输，就要用一个全光传输型中继器来代替这种再生中继器。适用的设备有掺铒光纤放大器（EDFA）、掺镨光纤放大器（PDFA）、掺铌光纤放大器（NDFA）。目前光放大技术主要是采用EDFA。

光纤放大器(Optical

Fiber

Ampler),能将光信号进行功率放大的一种光器件。根据它在光纤线路中的位置和作用，一般分为中继放大、前置放大和功率放大三种。

早期对激光器的研制主要集中在研究短脉冲的输出和可调谐波长范围的扩展方面。今天，密集波分复用(DWDM)和光时分复用技术的飞速发展及日益进步加速和刺激着多波长光纤激光器技术、超连续光纤激光器等的进步。同时，多波长光纤激光器和超连续光纤激光器的出现，则为低成本地实现Tb/s的DWDM或OTDM传输提供理想的解决方案。就其实现的技术途径来看，采用EDFA放大的自发辐射、飞秒脉冲技术、超发光三极管等技术均见报道。

国内外对于光纤激光器的研究方向和热点主要集中在高功率光纤激光器、高功率光子晶体光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器、多波长光纤激光器、非线性效应光纤激光器和超短脉冲光纤激光器等几个方面。

1962年世界上第一个GaAs半导体激光器问世以来，已有五十余年的历史，半导体激光器已广泛地应用于激光通信、光盘存储、激光检测等领域。

随着半导体激光器连续输出功率的日益提高，其应用范围也不断扩大，其中大功率半导体激光器泵浦的固体激光器（DPSSL）是它最大的应用领域之一。这一技术综合了半导体激光器与固体激光器的优点，不仅将半导体激光器的波长转换为固体激光器的波长，而且伴随光束质量的改善和光谱线宽的压缩，以及实现脉冲输出等。半导体激光器体积小、重量轻，直接电子注入具有很高的量子效率，可以通过调整组份和控制温度得到不同的波长与固体激光材料的吸收波长相匹配，但它本身的光束质量较差，且两个方向不对称，横模特性也不尽理想。而固体激光器的输出光束质量较高，有很高的时间和空间相干性，光谱线宽与光束发散角比半导体激光小几个量级。对于DPSSL，是吸收波长短的高能量光子，转化为波长较长的低能量光子，这样总有一部分能量以无辐射跃迁的方式转换为热。这部分热能量将如何从块状激光介质中散发、排除成为半导体泵浦固体激光器的关键技术。为此，人们开始探索增大散热面积的方法。

方法之一就是将激光介质做成细长的光纤形状。

所谓光纤激光器就是用光纤作激光介质的激光器，1964年世界上第一代玻璃激光器就是光纤激光器。由于光纤的纤芯很细，一般的泵浦源（例如气体放电灯）很难聚焦到芯部。所以在以后的二十余年中光纤激光器没有得到很好的发展。随着半导体激光器泵浦技术的发展，以及光纤通信蓬勃发展的需要，1987年英国南安普顿大学及美国贝尔实验室实验证明了掺铒光纤放大器（EDFA）的可行性。它采用半导体激光光泵掺铒单模光纤对光信号实现放大，这种EDFA已经成为光纤通信中不可缺少的重要器件。由于要将半导体激光泵浦入单模光纤的纤芯（一般直径小于10um），要求半导体激光也必须为单模的，这使得单模EDFA难以实现高功率，报道的最高功率也就几百毫瓦。

为了提高功率，1988年左右有人提出光泵由包层进入。初期的设计是圆形的内包层，但由于圆形内包层完美的对称性，使得泵浦吸收效率不高，直到九十年代初矩形内包层的出现，使激光转换效率提高到50%，输出功率达到5瓦。1999年用四个45瓦的半导体激光器从两端泵浦，获得了110瓦的单模连续激光输出。近两年，随着高功率半导体激光器泵浦技术和双包层光纤制作工艺的发展，光纤激光器的输出功率逐步提高，采用单根光纤，已经实现了1000瓦的激光输出。

随着光纤通信系统的广泛应用和发展，超快速光电子学、非线性光学、光传感等各种领域应用的研究已得到日益重视。其中，以光纤 作基质的光纤激光器，在降低阈值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面，已明显取得进步，是光通信领域的新兴技术，它可以用于现有的通信系统，使之支 持更高的传输速度，是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。光纤激光器技术是研究的热点技术之一。

光纤激光器由于其具有绝对理想的光束质量、超高的转换效率、完全免维护、高稳定性以及体积小等优点，对传统的激光行业产生巨大而积极的影响。 最新市场调查显示：光纤激光器供应商将争夺固体激光器及其他激光器在若干关键应用领域的市场份额，而这些市场份额在未来几年将稳步看涨。到2010年，光纤激光器将至少占领工业激光器28亿美元市场份额的四分之一。光纤激光器的销售量将以年增幅愈35%的速度攀升，从2005年的1.4亿美元增至2010年的6.8亿美元。而同期，工业激光器市场每年增幅仅9%，2010年达到28亿美元。

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