光纤技术及应用---第五章浅析.ppt

* * (b)光中继放大：作为在线放大器或中继放大器应用时，将光纤放大器放在传输线的中间，在信号传输路途上对光信号进行放大。 利用这类光纤在线放大器，可以取代传统的光—电---光中继器，实现全光光纤通信。 * * (c ) 光前置放大：作为光前置放大器应用时，将光纤放大器放在接收端光电检测器的前面，在光电检测器进行光电转换之前先对从传输光纤中来的光信号进行放大。 优点：不会把光电检测器及其后面的电子放大器的热噪声引入其中被放大，可以提高光纤通信系统接收端的信噪比。 * * 光纤放大器的三种主要用途 * * 5.2.2 光纤激光器 激光（Laser）---Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激辐射光扩大. 激光应用很广泛，主要有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器等等. 定向发光 基本特性： 亮度极高 颜色极纯 能量极大 * * 激光指示器，又称为激光笔、指星笔等 常见的激光指示器有红光（λ=650～660nm, 635nm）、绿光（λ=515-520nm, 532nm）、蓝光（λ=445～450nm）和蓝紫光（λ=405nm）等 * * 若把激发的物质放置于共振腔内，光辐射在共振腔内沿轴线方向往复反射传播，多次通过物质，光辐射被放大许多倍，形成一束强度大、方向集中的光束“激光”，这就是激光振荡器。 用光、电及其他办法对物质进行激励，使得其中一部分粒子激发到能量较高的状态，当这种状态的粒子数大于能量较低状态的粒子数时，由于受激辐射，物质就能对某一波长的光辐射产生放大作用，也就是这种波长的光辐射通过物质时，会发射强度放大并与入射光相位、频率和方向一致的光辐射，这种装置称为激光放大器。 激光器是利用受激辐射原理使光在某些受激发的物质中放大或振荡发射的器件。 * * 1960年T.H.西奥多·梅曼制成了第一台红宝石激光器。 1961年伊朗科学家A.贾文等人制成了氦氖激光器。 1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。 以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。 * * 半导体激光器 半导体激光器也称为半导体激光二极管，或简称激光二极管（Laser Diode，LD）。由于半导体材料本身物质结构的特异性以及半导体材料中电子运动规律的特殊性，使半导体激光器的工作特性具有其特殊性。 　半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件。.其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射。 * * 光纤激光器（Fiber Laser）是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。 光纤激光器： 光纤激光器与光纤放大器的本质区别： 光纤激光器只是对增益介质内的光子进行谐振放大； 而光纤放大器则是对输入信号光放大。 * * 1、光纤激光器 （1）结构：激光增益介质、光学谐振腔和泵浦源三部分组成； （2）工作原理：泵浦光将掺入光纤中的稀土杂质离子由基态激发到高能态，由于离子处在高能态的寿命较短，很快就通过非辐射形式（放出声子）跃迁到寿命较长的亚稳态上，然后以辐射（光子）的形式放出能量，跃迁返回到基态。当亚稳态上的粒子数大于激光下能级上的粒子数，即处于粒子数反转状态时，光纤介质具有增益特性，而且当激光腔内的增益大于损耗，即满足振幅阈值条件时，在腔内满足相位共振条件的光辐射被受激放大，并以激光形式输出。 * * （3）光纤激光器的增益介质：是掺杂稀土元素的光纤，掺杂离子一般为铒、钕、镨等。具有的共同特性是： 要实现粒子数反转，必须有亚稳态，外有激励能源（即泵浦源），粒子整个输运过程是一个循环往复的非平衡过程。 （4）光纤谐振腔 光纤激光器的谐振腔有多种结构：线性腔和环形腔图5-2-7, 5.2-8 * * （5）光纤激光器的特点 * * 本章练习题： 1、光纤通信中光需要从光纤的主传输信道中取出一部分作为测试用时，需用（Ｂ） Ａ．光衰减器　　Ｂ．光耦合器　　Ｃ．光隔离器　　Ｄ．光纤连接器 2、使用连接器进行光纤连接时，如果接头不连续时将会造成（D） Ａ．光功率无法传输　　　　Ｂ．光功率的菲涅耳反射