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第ｌ８卷第１期五邑大学学报（自然科学版）Ｖ０１．１８Ｎｏ．１

２００４年３月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＷＵＹＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＮａｔ（ｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｍａｒ．２０Ｏ４

文章编号：１００６．７３０２（２００４）０１．００１９－０６

掺铒光纤放大器及其发展

周晓萍，曹文华

（五邑大学信息科学研究所，广东江门５２９０２０）

摘要：介绍了掺铒光纤放大器的工作原理及特点，重点综述了该放大器在光波分复用

系统和光孤子通信系统中的应用和发展动态，并报导了我们最近的研究结果．

关键词：掺铒光纤放大器；光波分复用系统；光孤子

中图分类号：ＴＮ９２９．１ｌ文献标识码：Ａ

光纤放大器是一种新型全光放大器，同传统的放大方式相比，光纤放大器不需要经过光电

转换、电光转换和信号再生等复杂过程，可直接对光信号进行放大，具有很好的“透明性”．

早在１９６４年人们就开始研究光纤放大器…，随着低损耗稀土掺杂光纤工作特性和制造技术的

不断发展，直到ｌ９８６年才开始实际使用Ｊ．许多稀土元素如铒、钬、钕、钐、镨、铥和镱等，

都可用于制造工作在从可见光到红外区的不同波长上的光纤放大器，其中，掺铒光纤放大器

（ＥＤＦＡ）格外引人注目，因为它具有增益高、噪声低、工作频带宽、输出功率高、泵浦效率高

等优良特性，在系统应用中又有插入损耗低、对偏振态不敏感、信道间的串扰可忽略不计、对

传输码率与格式及系统升级透明等优点，从而使超高速、超大容量、超长距离的密集波分复用

（ＷＤＭ）技术和光孤子传输技术成为现实，它是现代光纤通信系统的理想放大器件．

Ｅ１ＤＦＡ的工作原理

铒是一种稀土元素，在制造光纤过程中掺入一定量的三价铒离子（Ｅｒｎ），便形成了掺铒光

纤．ＥＤＦＡ的基本工作原理是：Ｅｒ¨在未受任何光激励的情况下，处在最低能级（基态）上，

当泵浦光射人，铒离子吸收泵浦光能量向高能级跃迁，随即以非辐射跃迁的形式快速弛豫到亚

稳态能级上，粒子在亚稳态能级上有较长的寿命，由于源源不断地进行泵浦，亚稳态能级上的

粒子数不断增加，从而实现了粒子数反转．当波长在ｌ５５０ｎｍ左右的信号光通过这段掺铒光纤

时，亚稳态的粒子以受激辐射的形式跃迁到基态，并释放出和信号光子完全相同的光子，从而

增加信号光子数量，以实现信号光的放大Ｊ．

石英光纤有将近５００ｎｍ的低损耗窗口（从１２００ｎｍ到１７００ｎｍ），它们都是潜在的通信资

源带宽，不同的波段可以通过掺杂不同的稀土材料光纤放大器对光信号进行放大．目前主要有

Ｔ作在１．３ｘｉｍ的掺镨光纤放大器，丁作在１．４６ｍ的掺铥光纤放大器以及工作在１．５５ｉｘｍ的

ＥＤＦＡ等．在所有光纤放大器中，ＥＤＦＡ在技术上已经相对成熟，在实际中已得到广泛的应用．

收稿日期：２００３．０６．１６

基金项目：国家自然科学基金资助项目，广东省自然科学基金资助项目（Ｏ２ｌ３５７）

作者简介：周晓萍（１９７３．），女，湖南衡阳人，硕士生，主要从事光通信理论研究．