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掺铒光纤放大器（EDFA）理论模型的指标分析.pdf
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上传时间: 2019-07-23
详细说明： 基于Giles 模型并考虑了ASE 噪音，对各种泵浦方式下的掺铒光纤放大器（EDFA）进行了数值模拟。 提出了一种新的分析方法（增益- 噪音指数全局分析法），直观有效地分析了 EDFA 的增益和噪音指数与掺铒光纤长度和泵浦功率的依赖关系，并对各种EDFA 的性能作了全面的比较. 自从掺铒光纤放大器出现以来，出现了各种各样模拟掺铒光纤放大器（EDFA）的理论模型。 原先的模型需要吸收截面、发射截面、模场半径、掺铒半径、掺铒浓度等比较基础的物理量1 ，但这些物理量在实际光纤中并不是均匀的，精确测量比较困难。 后来出现的 Giles 模型2 则把几个测量难度大的参量简化成在实验中能较容易测量得到的吸收系数和发射系数，是一个可以和实验符合很好的模型 . 基于 Giles 模型，一些文献3 ，4 用数值计算对 EDFA 的性能进行过分析，但它们都是把增益和噪音隔离开分析的。 而增益和噪音是掺铒光纤放大器最主要的两个性能指标，是相互关联的，同时考虑增益和噪音是必要的。 本文提出了一种增益 - 噪音指数全局分析方法，它可以很直观的比较出各种泵浦方式下的放大器性能的优劣，这对 EDFA 的研发具有一定的指导作用。 掺铒光纤放大器是信号光在 EDF 中通过 Er 3 的受激辐射效应得到光放大，Er 3 的粒子数反转是在泵浦光的作用下产生的。 泵浦光通常选用980 nm 和1480 nm 的激光。 1480 nm 激光泵浦下的EDFA 近似是一个二能级系统。 980nm 激光泵浦下的EDFA 近似是个三能级系统，但由于铒离子第三能级的寿命（18！s ）远小于第二能级的寿命（10 ms ），可以用等效的二能级系统来描述.
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