光纖無源及有源器件

光纖無源及有源器件第一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日光器件：光通信網絡的基礎2第二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日光無源器件定義：不需要外加能源驅動工作的光電子器件光纖連接器（固定、活動,FC/PC,FC/APC）光纖定向耦合器/分支器光分插復用器（OADM)光波分/密集波分復用器（WDM/DWDM)光衰減器（固定、連續(xù)）光濾波器（帶通、帶阻）光纖隔離器與環(huán)行器（偏振有關、無關）光偏振態(tài)控制器、光纖延遲線、光纖光柵3第三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日光有源器件定義：需要外加能源驅動工作的光電子器件半導體光源(LD,LED,DFB,QW,SQW,VCSEL)半導體光探測器(PD,PIN,APD）光纖激光器（OFL:單波長、多波長）光放大器(SOA,EDFA)光波長轉換器(XGM,XPM,FWM)光調制器（EA）光開關/路由器4第四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日光器件與電器件的類比5第五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日光器件的應用多波長光源DWDM光調制器光隔離器光耦合器光波長轉換光放大DWDM光色散補償光隔離器光環(huán)行器光波長轉換OADMDWDM光隔離器光環(huán)行器光開關可調諧濾波DWDMOXC光耦合器光調制解調6第六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日§6.1自聚焦透鏡

第七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日球透鏡與自聚焦透鏡1、均勻折射率分布材料2、依靠彎曲的光學界面實現光學成像3、通過非球面來克服像差，提高成像質量1、漸變折射率分布材料2、依靠光線軌跡的彎曲實現光學成像3、通過優(yōu)化折射率分布，提高成像質量8第八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日自聚焦透鏡應用：無源器件的耦合系統、復印機、傳真機、計算機光盤系統、攝影物鏡、顯微物鏡、醫(yī)用內窺鏡等方面。9第九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日自聚焦透鏡的基本特征平方率折射率分布光線軌跡為cos或sin曲線從一點發(fā)出的不同角度的光線將會聚于另一點，形成“自聚焦”具有獨到特點：體積小、平端面超短焦距組合透鏡成像特性可以彎曲成像10第十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日直角坐標系中的射線方程11第十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日12第十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日13第十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日光線的傳播軌跡14第十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日透鏡傳輸矩陣qdsdxdydz15第十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日近軸子午光線近似16第十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日透鏡傳輸矩陣17第十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日矩陣光學符號公約(1)原點:頂點、主點或焦點(2)線段:以原點為基點,順光線傳播方向為正,反之為負;(3)角度:以光軸或端面法線為基軸,從基軸向光線轉動,

順時針為負,逆時針為正;(4)標記:在成象圖中出現的幾何量(長度和角度)均取絕對值,正量直接標注,負量冠以“-"號之后標注。18第十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日透鏡成像矩陣19第十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日總成像矩陣利用透鏡傳輸矩陣S進行簡化:20第二十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（I）21第二十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（II）22第二十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（III）23第二十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（III）24第二十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（IV）25第二十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GRIN透鏡的成像（V）26第二十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日透鏡成像性質170129頁表6.227第二十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GRIN透鏡的應用：準直-聚焦28第二十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日0.25Plens:onaxis29第二十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日0.25Plens：offaxis雙光纖準直器,波分復用器件30第三十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GRIN透鏡的應用：光源耦合31第三十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日0.23Plens：anglecompress32第三十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日0.29Plens：faculacompress33第三十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日自聚焦透鏡的重要特性重要性能參數：焦距：f=-1/[n0A1/2sin(A1/2L)]聚焦參數：A=2D/a2數值孔徑：NA=n0(2D)1/2節(jié)距：P=2p/A1/2成像特性：與透鏡長度有關：1/4節(jié)距透鏡1/2節(jié)距透鏡0.23節(jié)距透鏡0.29節(jié)距透鏡34第三十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GRIN透鏡的應用：準直-聚焦35第三十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日0.25Plens:onaxis單光纖準直器,光無源器件36第三十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日0.25Plens：offaxis雙光纖準直器,波分復用器件37第三十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GRIN透鏡的應用：光源耦合38第三十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日0.23Plens：anglecompress39第三十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日0.29Plens：faculacompress40第四十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日自聚焦透鏡的重要特性重要性能參數：焦距：f=-1/[n0A1/2sin(A1/2L)]聚焦參數：A=2D/a2數值孔徑：NA=n0(2D)1/2節(jié)距：P=2p/A1/2成像特性：與透鏡長度有關：1/4節(jié)距透鏡1/2節(jié)距透鏡0.23節(jié)距透鏡0.29節(jié)距透鏡41第四十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日§6.2光纖定向耦合器

第四十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日§6.2.1耦合器的基本知識

43第四十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日耦合器的分類44第四十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日§6.2.2耦合器的工作原理

兩光纖的纖芯很接近時，光場導致介質極化，模場互相滲透，發(fā)生耦合45第四十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日平行光纖之間的耦合耦合波方程組：

dR/dz-jdR=-jKS; dS/dz+jdS=-jKR Am=Rexp(-jdz); An=Sexp(jdz)失諧系數：d=(bn-bm)/2

耦合系數:K46第四十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日耦合波方程組的解邊界條件:R(0)=1,S(0)=047第四十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日兩參數相同光纖的耦合d=0，R2(z)=cos2(Kz) S2(z)=sin2(Kz)耦合長度：

Lc=p/2K耦合系數：2a2adn2n1n2n1n2可以通過控制平行光纖的長度以及兩光纖間距來控制耦合比48第四十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日耦合長度

耦合長度定義為對于確定波長的光信號功率從一根光纖100%耦合進入另一根光纖的最小長度。光信號功率耦合的強弱以及耦合長度取決于兩光纖纖芯的間距，間距越大耦合耦合長度就越長。耦合長度與傳輸的波長也緊密相關！不同波長的光具有不同的耦合長度。耦合長度的波長相關性49第四十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日相同波長光信號耦合R(0)=1,S(0)=0

d=0，R2(z)=cos2(Kz)S2(z)=sin2(Kz)耦合長度:Lc=p/2K功率100%耦合P1P2P3P450第五十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日光互易定理當耦合器的參數相同時(1)相同波長間的耦合總是會引入3dB(50%)損耗(2)不可能利用光纖耦合器將兩個光纖的相同波長光信號功率耦合到同一根光纖之中！51第五十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日不同波長光信號的耦合(分波)兩個波長從輸入端口P1輸入,分別在輸出端口P2,P3輸出l1l2l1l2P1P2P352第五十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日不同波長光信號的耦合(合波)兩個波長從P1,P4端口輸入,在同一個輸出端口P2輸出l1l2l1l2P1P2P453第五十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日光纖耦合器WDM(1)對EDFA注入光功率（泵浦光＋信號光）(2)對簡單的WDM系統作波長分離(3)對DWDM系統增加管理信道54第五十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日1XN耦合器55第五十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日Tap耦合器從主干線傳輸光信號功率中分出一小部分光功率供監(jiān)控等應用；典型分光比:99:1或1%tap耦合器。56第五十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日星型耦合器57第五十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日性能參數5.回波損耗：沿輸入光路返回的光功率與輸入光功率之比58第五十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日制備工藝59第五十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日§6.3光隔離器與環(huán)行器

第六十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日1.光隔離器光隔離器是一種光的非互易傳輸器件，只允許光波沿著一個方向傳輸，而光的另一個方向的傳輸是禁止的。也就是說，光信號沿著指定正方向傳輸時損耗低，光路被接通；光信號沿著反方向傳輸時損耗大，光路被阻斷。61第六十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日法拉第效應

把磁光介質放到磁場中，使光線平行于磁場方向通過介質時，入射的平面偏振光的振動方向就會發(fā)生旋轉，轉移角度的大小與磁光介質的性質、光程和磁場強度等因素有關。磁光效應的非互易性:光波的偏振方向總是沿與磁場（H）方向構成右手螺旋方向旋轉，而與光波的傳播方向無關。當光正、反方向兩次通過法拉第旋光片時，偏振方向旋轉角度將迭加而不抵消。磁光效應的基本材料:釔鐵石榴石（YIG：Yttrium-Iron-Garnet）、康寧（Corning）8363號玻璃等62第六十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日偏振相關光隔離器自然偏振光入射功率損耗50％!與起偏方向垂直的偏振光入射損耗100％！.隨機偏振光入射帶來嚴重的偏振噪聲!63第六十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日偏振無關光隔離器將入射的任意偏振光分解為兩束相互正交的線偏振光；分別處理這兩束線偏光；再將經過處理的兩束線偏振光合束輸出。64第六十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日同軸結構光隔離器????????????????1、3： 偏振分束鏡：YVO4雙折射晶體（“Walk-off”）2： 非互易的法拉第旋光片與光互易的玻片12365第六十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日應用高速光通信系統中的DFB激光器的光隔離光放大器中的光隔離光纖環(huán)行腔中的單向器。66第六十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日2.光環(huán)形器

光環(huán)形器總是使得光沿著規(guī)定的路徑進行傳輸，即從器件的1端口輸入，2端口輸出；由2端口輸入，就由3端口輸出，由3端口輸入，就由4端口輸出，由4端口輸入，就由1端口輸出。67第六十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日順序傳輸對于從1端口向2端口傳輸的光，由端口1輸入的光，被第一雙折射鏡(blockA)分成偏振方向互相正交的兩束光，這兩束光經45°法拉第旋光片與互易旋光片后，偏振方向均發(fā)生90°的旋轉，在第二雙折射鏡(blockB)處，兩光束再次折射并合成，由2端口輸出。??????????68第六十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日逆序傳輸由2端口向1端口傳輸的光，首先由blockB進行分光，兩束互相正交的偏振光經45°法拉第旋光片與互易旋光片后，兩束光的偏振態(tài)維持不變，由blockB輸出后，兩光束通過反射棱鏡和偏振分光鏡作合并，最終由3端口輸出。????69第六十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日應用應用光環(huán)形器組成光反射鏡

應用光環(huán)形器構成單纖雙向傳輸

70第七十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日課堂習題（8）自聚焦透鏡與球透鏡成象的異同點?常用的自聚焦透鏡有哪幾種?如圖1所示的光纖耦合器,L為1/2耦合長度,計算①input1=100mw,input2=0mw求output1,output2各為多少?②input1=50mw,input2=50mw,且波長相同,求output1為多少?圖171第七十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日§6.4光纖光柵

第七十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日衍射光柵73第七十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日光纖光柵~500nm(Bragggrating)~200μm(Long-periodgrating)125μm8μm1mmto1500mmSinglemodefibreCoreCladdingRegionswithhigherrefractiveindexthan

thatofcore’s摻鍺光纖紫外吸收折射率周期變化光纖光柵74第七十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日分類布拉格光柵（FiberBraggGrating）:前向傳輸的模式和后向傳輸模式的耦合,反射帶通濾波光柵，對特定的波長反射并后向傳輸；長周期光柵（LongPeriodGrating）:導模和包層模耦合,帶阻透射濾波，從透射光中濾除某些特定波長光；閃耀光柵(BlazeFBG)：對特定的波長反射并濾除掉。相移光柵(Phase-ShiftFBG)：FP型透射濾波光纖光柵。75第七十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日Anin-fibreBragggratingisconstructedbyvaryingtherefractiveindexofthecorelengthwisealongthefibre.Lightofthespecifiedwavelengthtravelingalongthefibreisreflectedfromthegratingbackinthedirectionfromwhichitcame.Wavelengthswhicharenotselectedarepassedthroughwithlittleornoattenuation.光纖布拉格光柵76第七十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日工作原理

resonantwavelengthsarereflectedbacktowardthesourcenon-resonantwavelengthsaretransmittedthroughthedevicewithoutloss.Thecentrewavelengthisgivenby:

77第七十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日PrincipleofOperationThegratingformsanelectromagneticresonantcircuit.Powerfromtheforwarddirectioniscoupledintotheresonantcircuitandthenreflectedback.Non-resonantwavelengthsarenotaffectedverymuch.78第七十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日結構參數Thegratingperiodisthedistancebetweenmodulationsoftherefractiveindexinthegrating.Thegratinglength.The“modulationdepth”,determinedbytheRIcontrastwithinthegrating.TheRIcontrastprofile.79第七十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日性能參數CentreWavelength

Thisisthewavelengthatthecentreofthegrating'sreflectionband.Bandwidth

Thisisthewidthofthereflectionbandandspecifiestherangeofwavelengthsreflected.ReflectancePeak

Thisisameasureoftheproportionofincidentlightreflectedatthecentrewavelength.80第八十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日分析理論模式耦合理論前向模式與后向模式之間的耦合薄膜光學理論高低折射率相間的1/4光學厚度膜層結構濾光片。81第八十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日DielectricFabry-PerotFilters

flatpassband；polarizationindependent；lowinsertionloss；goodtemperatutreperformance(<0.001nm/oC)。0/20/200,

1，2，3，…n0,1，3，…n0/40MirrorCavityMirrorStackStack82第八十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日反射譜(a)typicalreflectionspectrumofa1cmlongFBGwithrelativelylowRIcontrast.Theheightofthepeakis100%reflectionandthewidthofthereflectionbandis.2nm;(b)samegratingwithastrongercontrast.Thereflectionbandhasbeenbroadened;(c)samegratingaspart(a)butafterapodisation.Notethereflectionpeakisnownotquite100%.83第八十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日切趾光柵（變跡光柵）ApodisationisaprocessoftaperingthestrengthofthegratingateitherendsothattheapparentRIchangeisgradualratherthanabrupt.Thereflectionbandofanapodisedgratingisshowninpart(c)ofthefigure.84第八十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日多波長光纖光柵youcanwritemanydifferentFBGsintothesamesectionoffibre-oneontopoftheother.Eachgratingwillthenrespondquiteseparatelyandindependentlytolightofitsownresonantwavelength.85第八十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日啁啾光柵A“chirp”iswhereyougetavariationintheperiodofthegrating(andhenceavariationinitsresponsetodifferentwavelengths)alongthelengthofthegrating:varytheperiodofthegratingorvarytheaverageRIofthegrating.86第八十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日啁啾切趾光柵

agood100%reflectionoverthewholereflectedband.87第八十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日CausedbyexpansionandcontractionofthefibrewithtemperatureandconsequentchangeinthespacingoftheRIvariationsinthecore;oravariationintheRIofthefibreitselfwithtemperature.Theunpackagedgrating:atotalvariationofabout1nmoveratemperaturerangeof80°C!TemperatureStabilityofIn-FibreBraggGratings88第八十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日FBGPackagingforPassiveThermalCompensation89第八十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日閃耀光柵Ablazedgratingisconstructedwhenthegratingiswrittenatanobliqueangletothecentreaxisofthecore.Theselectedwavelengthisreflectedoutofthefibre.Anotherusageistoequalisepoweracrossarangeofwavelengthsforexampleto“flatten”theresponseofanEDFA.90第九十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日長周期光柵MostFBGsareconstructedasfirstordergratings.Thatisthegratingperiodisthesameasthecentrewavelengthofthereflectionband.Along-periodgratingisonewherethegratingperiodismanyhundredsorthousandsoftimestheresonantwavelength.91第九十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日PrincipleInLPGitcouplesforwardguideingmodeintoacladdingmode.Thusafterawhilethecoupledlightleavesthesystemandislost.Along-periodgratingthengivesmuchthesameeffectasablazedgrating-resonantwavelengthsareremovedfromthesystem.92第九十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日Phase-ShiftedFBGsA“transmissionfringe”iscreatedinthecentreofthereflectionbandwherelightistransmittedthroughthefilterratherthanbeingreflected.93第九十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日WritingtheGrating

光纖光柵的制作(1)增敏摻鍺(Ge),氫載(2)寫光柵(準分子激光器244nm)干涉法,衍射法94第九十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日(1)Makethefibrecoremoresensitivetoincreasethelevelofgermaniumdopant.thistoofarbeforemechanicaleffectsinthefibrestopyou.Co-dopingwithboronand/oraluminiumhelpsmakethecoremorephotosensitive.“Loading”thefibrewithhydrogen95第九十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日(2)WritingtheGrating

ThegratingiswrittenbyexposingthefibretoUVlight.UVlight(244nm)isabletomakepermanentmodificationsintherefractiveindexofthecore.Thechangeintherefractiveindexisverysmallindeed.Anindexchangeof.0001issufficienttomakeaneffectivegrating.96第九十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日InterferencePatternTechnique97第九十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日PhaseMaskTechnique98第九十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日SummaryforFBGsConsistsofaperiodicstackofregionsofhighandlowrefractiveindexalonganopticalfiber.Madebyexposingthefibertoaninterferencepatternofultraviolet(UV)light.Narrowband,almostsquarewavelengthresponse.Lowtemperaturesensitivitywithathermalpackaging(aslowas0.4pm/oc

,Forunpackagedgratingitisabout0.01nm/oc)NeedtousefiberMach-Zehnderconfigurationorcirculatortoconstructademultiplexer99第九十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日ApplicationsofFBGs

WavelengthStableLasersDispersionCompensationWavelengthSelectioninWDMSystems100第一百頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日UsinginDispersionCompensationChirped

Bragggrating??

?

llonglshort101第一百零一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日UsinginOADM

IdenticalFBGsatl4l1

,l2

,l3

,l4

,l5l4

DDl4AAReportedCharacteristicsChannelpassband:0.1-0.5nmChannelspacing:0.7-1.6nmChannelisolation:20-30dBInsertionloss<0.5dBReturnloss>15dBl1

,l2

,l3

,l4

,l5102第一百零二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日In-FibreBraggGratingFilters103第一百零三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日UsinginOADM104第一百零四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日Fibergratingsensors是應變是溫度變化量105第一百零五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日§6.5光纖放大器與光纖激光器

第一百零六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日§6.5-1摻鉺光纖放大器

107第一百零七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日光-電-光中繼放大108第一百零八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日全光放大光放大器是一種勿需光電轉換即可對光信號進行直接放大的器件109第一百零九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日HowtomakeanOAAmplifierscanbebuiltinsemiconductor:SemiconductorOpticalAmplifiers(SOAs).Almostanysemiconductorlasercanbemadeintoanamplifierwithafewmodifications-

Amplifierscanbebuiltinfibres:FibreAmplifiersEDFA:ErbiumDopedFibreAmplifiers(1530nm～1610nm)PDFA:PraseodymiumDopedFibreAmplifiers(1260～1360)TDFA：ThuliumDopedFibreAmplifiers(1450～1490nm)SRFA:StimulatedRamanFibreAmplifiersPFA:PlasticFibreAmplifier110第一百一十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日111第一百一十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日1550EDFA增益窗口30nm~60nm光放大器增益光纖衰減除去OH峰外>300nm低損耗窗口波長nm8501310PDFASOASRADevelopmentofOAEDFA增益窗口30nm~60nmPDFASOASRA112第一百一十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日工作原理泵浦光實現摻鉺光纖的粒子數反轉，外界的信號光對反轉粒子數形成受激輻射，從而實現信號光的放大

113第一百一十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日有源光纖由摻有稀土雜質的增益介質所制成的光纖稱為有源光纖。稀土元素(也稱鑭系元素),包括元素周期表中倒數第二行中從鑭(La.原子序數為57)到镥(Lu.原子序數為71)的15個元素。目前較成熟的有源光纖中摻入的稀土離子有：鉺(Er+3,發(fā)射中心波長為1.53μm)釹(Nd+3,發(fā)射中心波長為0.92μm、1.06μm、1.4μm)鐠(Pr+3,發(fā)射中心波長為1.3μm)。114第一百一十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日能級圖980nm波長泵浦：鉺離子相當于三能級系統，粒子數完全反轉，噪聲特性好，但量子效率不高；1480nm波長泵浦：鉺離子相當于二能級系統粒子數反轉不徹底，盡管量子效率較高，但噪聲特性變差115第一百一十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日EDFAs116第一百一十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日典型泵浦結構117第一百一十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日重要計算公式速率方程放大器增益噪聲指數：當泵浦充分，且時，噪聲系數達到極限3dB118第一百一十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日TechnicalCharacteristics

ofEDFAsEfficientpumpingMinimalpolarisationsensitivityLowinsertionlossHighoutputpower(thisisnotgainbutrawamountofpossibleoutputpower)LownoiseVeryhighsensitivityLowdistortionandminimalinterchannelcrosstalk119第一百一十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日DefinitionsGain(amplifier):theratioindecibelsofinputpowertooutputpower.GainCoefficient:thesmallsignalgaindividedbythepumppower.Bandwidth:therangeofwavelengthsoverwhichtheamplifierwilloperate.120第一百二十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日DefinitionsGainSaturation:thepointwhereanincreaseininputpowerceasestoresultinanincreaseinoutputpower.PolarisationSensitivity:thedifferenceingainofaninputsignalinonepolarisationtothegainintheorthogonalpolarisation.(typical.01~.1dB).NoiseFigure:theratiooftheSNRattheinputtotheSNRattheoutput(indecibels).121第一百二十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GainSaturation122第一百二十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日高性能（低噪聲）摻鉺光纖放大器

利用980nm和1480nm兩不同泵浦波長的摻鉺光纖放大器級聯,在高增益下實現近量子噪聲極限123第一百二十三頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日GainCharacteristicsofEDFAs124第一百二十四頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日ResponseofCascadedEDFAs125第一百二十五頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日FlatteningtheGainCurveOperatingthedeviceat77oK.Introducingotherdopantmaterials(suchasaluminiumorytterbium)alongwiththeerbiumintothefibrecore.Amplifierlengthisanotherfactorinfluencingtheflatnessofthegaincurve.Controllingthepumppower(throughafeedbackloop)isroutinetoreduceASE.

126第一百二十六頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日FlatteningtheGainCurveAddinganextraWDMchannellocallyattheamplifier.Thisiscalled“gainclamping”.Manipulatingtheshapeofthefibrewaveguidewithintheamplifier.Fibreswithdualcoreshaverecentlybeenshowntoproducemuchsuperiorgainflatnesscharacteristics.127第一百二十七頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日FlatteningtheGainCurveUsing“blazed”fibreBragggratingsasfilterstoreducethepeaksintheresponsecurve.Inotherwords,reducetheresponseatallwavelengthstothatoftheworstwavelength.Thisapproachhasbeenreportedtoworkwellinfieldtrials.Usingchannelpreemphasisonthesignalsastheyaretransmitted.Thatis,transmitdifferentWDMchannelsatdifferentpowerlevelstocompensateforlateramplifiergaincharacteristics.128第一百二十八頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日LPG

for

FlatteningtheGain

129第一百二十九頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日增益鉗制EDFA泵浦源功率控制飽和光控制技術光功率檢測控制輸入光功率檢測輸出光功率檢測PinPout泵浦激光器EDFCouplerFilterCoupler130第一百三十頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日增益的自動控制131第一百三十一頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日CladdingPumpsOutputpowersofupto10watts!132第一百三十二頁，共一百四十九頁，2022年，8月28日MultiStageEDFAs