edfa的工作原理是什么

EDFA是英文“Erbium-doped Optical Fiber Amplifer ”的缩写，意即掺铒光纤放大器，是一种对信号光放大的一种有源光器件。掺铒光纤放大器之所以能放大光信号的基本原理在于Er3＋吸收泵浦光的能量，由基态4I15/2跃迁至处于高能级的泵浦态，对于不同的泵浦波长电子跃迁到不同的能级，当用980nm波长的光泵浦时，Er＋3从基态跃迁至泵浦态4I11/2。由于泵浦态上的载流子的寿命只有1μs，电子迅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，在源源不断的泵浦下，亚稳态上的粒子不断累积，从而实现粒子数反转分布。当有1550nm的信号光通过已被激活的铒光纤时，在信号光的感应下，亚稳态上的粒子以收集受激辐射的方式跃迁到基态，同时释放出一个与感应光子全同的光子，从而实现了信号光在掺铒光纤的传播过程中不断放大。在放大过程中，亚稳态上的粒子也会以自发辐射的方式跃迁到基态，自发辐射产生的光子也会被放大，这种放大的自发辐射（ASE:Amplified Spontaneous Enission）会消耗泵浦光并引入噪声。EDFA的基本性能EDFA中，当接入泵浦光功率后输入信号光将得到放大，同时产生部分ASE自发辐射光，两种光都消耗上能级的铒粒子。

从增益的公式公式可以看出来，增益实际上是和泵浦光功率，输入光功率以及光纤长度（泵浦光在光纤中的能量密度分布）有关，而我实际可以控制的只有泵浦光功率，增益钳制就是通过检测入光/出光来控制泵浦的驱动电流，控制的精度取决于电路电流控制的精度；

而泵浦驱动和EDFA的性能关系就要看模块了，也就是诸如增益平坦度，小信号增益，饱和增益等，实际线性范围是通过控制泵浦强度来控制的。

如你所说，其中一个通道光功率发生变化，整体入光功率发生变化了，这是通过控制泵浦激光器泵浦功率使得出光功率/如光功率维持稳定值，但对于近饱和和小信号入光时，需要再调整，这时的入光出光检测已经是不准的了（小信号基本与ASE噪声一个水平了），饱和的状态是在怎么增大泵浦功率出光也是达不到所以，一般的饱和增益降低一半作为额定工作状态。

对于不同波长的光在一定范围内入光出光近似于线性，这可以根据G～Pin的关系来考察（具体的公式我忘记了），粒子数的消耗应该是动态的平衡，某一波长消耗的多了，泵浦就会多补偿一些；但是再实际应用中还是使各波长的光功率等同，否则就像你说的要加增益平坦滤波器了。

粒子数反转水平可以根据英光谱考察，既是没有激发信号光，自发辐射也会发光的，要维持一定的动态平衡，如果荧光光谱是平坦的，增益谱在一定范围内基本也是平坦的。

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