摻鉺光纖放大器的理論模擬與全局分析的詳細(xì)資料分析

　　基于Giles 模型并考慮了ASE 噪音，對各種泵浦方式下的摻鉺光纖放大器（EDFA）進(jìn)行了數(shù)值模擬。 提出了一種新的分析方法（增益- 噪音指數(shù)全局分析法），直觀有效地分析了 EDFA 的增益和噪音指數(shù)與摻鉺光纖長度和泵浦功率的依賴關(guān)系，并對各種EDFA 的性能作了全面的比較.

　　自從摻鉺光纖放大器出現(xiàn)以來，出現(xiàn)了各種各樣模擬摻鉺光纖放大器（EDFA）的理論模型。 原先的模型需要吸收截面、發(fā)射截面、模場半徑、摻鉺半徑、摻鉺濃度等比較基礎(chǔ)的物理量1 ，但這些物理量在實(shí)際光纖中并不是均勻的，精確測量比較困難。 后來出現(xiàn)的 Giles 模型2 則把幾個(gè)測量難度大的參量簡化成在實(shí)驗(yàn)中能較容易測量得到的吸收系數(shù)和發(fā)射系數(shù)，是一個(gè)可以和實(shí)驗(yàn)符合很好的模型.

　　基于 Giles 模型，一些文獻(xiàn)3 ，4 用數(shù)值計(jì)算對 EDFA 的性能進(jìn)行過分析，但它們都是把增益和噪音隔離開分析的。 而增益和噪音是摻鉺光纖放大器最主要的兩個(gè)性能指標(biāo)，是相互關(guān)聯(lián)的，同時(shí)考慮增益和噪音是必要的。 本文提出了一種增益 - 噪音指數(shù)全局分析方法，它可以很直觀的比較出各種泵浦方式下的放大器性能的優(yōu)劣，這對 EDFA 的研發(fā)具有一定的指導(dǎo)作用。

　　摻鉺光纖放大器是信號光在 EDF 中通過 Er 3 + 的受激輻射效應(yīng)得到光放大，Er 3 + 的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是在泵浦光的作用下產(chǎn)生的。 泵浦光通常選用980 nm 和1480 nm 的激光。 1480 nm 激光泵浦下的EDFA 近似是一個(gè)二能級系統(tǒng)。 980nm 激光泵浦下的EDFA 近似是個(gè)三能級系統(tǒng)，但由于鉺離子第三能級的壽命（18！s ）遠(yuǎn)小于第二能級的壽命（10 ms ），可以用等效的二能級系統(tǒng)來描述.