高功率光纤放大器

光纤通信是一种信息传输系统，其中通过使用由具有非常高纯度的玻璃制成的光纤将激光器用作传输介质。自成立以来，它为整个通信行业带来了革命，并实现了大容量，高速，长距离通信。
在当代社会和经济发展中，它承担了信息传递的重任，并已成为高速长通大容量通信网络的主要道路。该光纤通信系统具有损耗低，传输频带容量大，中继距离长，抗电磁干扰，串扰低，保密性好，稳定性好，重量轻，体积小，制造成本低等优点。
40年来，它已大规模应用于社会生活。与此同时，随着数据流量的爆炸性增长，人们对总信息的需求也越来越高，对光纤通信系统的要求也越来越高。
因此，必须进行现有通信线路的容量扩展。与此同时，建设和运营成本的最大可能增加，波分复用（WDM），特别是密集波分复用（DWDM）技术应运而生。
WDM / DWDM技术将光纤的低损耗窗口分为多个通道，同时根据每个通道的波长差异传输光信号，充分利用低损耗区域带来的巨大带宽资源。单模光纤，透明传输，应用多样化，组网灵活。
由于WDM的广泛应用，尤其是DWDM技术，一方面，光纤中的传输功率急剧增加，这对光纤通信系统中的中继放大光纤放大器提出了很高的功率要求;另一方面，由于通常的光纤放大器工作在饱和状态，其总输出功率几乎不随输入通道的数量而变化。因此，当系统中多路复用信道的数量改变时，剩余信道的增益也会改变，从而导致每个信道功率的瞬时波动。
当输出功率超过某个阈值时，光纤的非线性增加，这严重影响通信系统的整个传输性能。因此，研究具有增益控制的大功率光纤放大器是DWDM技术发展和普及的必要条件。
光纤放大器，尤其是EDFA的出现，解决了光纤通信网络中信号传输距离损失的限制，使得远距离光纤通信成为现实。 EDFA工作窗位于光纤的低损耗区域，具有增益带宽大，噪声系数小，系统性能稳定，技术成熟等优点。
但是，随着密集波分复用系统的传输速率越来越高，单光纤复用信道的数量越来越多，导致普通的掺铒光纤放大器（饱和输出功率为几百mW）难以满足DWDM系统对放大器的输出功率要求;此外，随着光纤到户系统（FTTH）和光纤CATV技术的推广，由于用户数量众多，有必要在光纤链路终端设置光纤放大器以进行功率补偿。分配。
由于传统EDFA的输出功率小，目前使用EDFA级联方法，这会影响整个系统的信号质量并增加建设和维护成本。输出功率大于W级的大功率光纤放大器可取代系统中的EDFA，提高系统信号传输质量，有效实现远距离信号传输，节省系统结构和运行成本。
双包层光纤的出现在高功率光纤放大器的研究中发挥了重要作用。由于内包层直径远大于芯直径并且泵浦光在操作期间耦合到内包层中，所以可以有效地注入高功率泵浦光，从而大大增加增益介质到泵浦光能。
吸收使光纤放大器真正成为高功率器件。双包层光纤的选择双包层光纤是高功率光纤放大器中最重要的部分，其选择至关重要。
研究表明，高输出功率要求掺杂光纤具有大芯径和小数值孔径。此外，内包层的形状也是影响泵浦光耦合和吸收效率的关键因素。
内包层的形状不同，吸收系数也不同。目前，内包层的形状为圆形，矩形，梅形和D形。
其中，圆形结构最早，过程最简单;后三者对泵浦光具有较高的吸收效率，但有些光模式不能进入核心。光放大。
目前，内包层双包层光纤是矩形或梅花形结构是应用最广泛的。包层泵浦技术泵浦光耦合技术是影响泵浦光耦合效率的关键技术。
目前主要有端泵，V型槽侧泵，斜面侧联轴器和束熔锥侧联轴器。其中，侧耦合效率较高，但需要较高的制造设备，复杂的加工工艺和较高的技术成本。
因此，有必要考虑各种因素，例如复杂性，级联性和激光损耗，以确定泵浦耦合方法。此外，用于高功率光纤放大器的种子光选择和耦合注入技术也很重要。
由于光纤放大器需要高输出功率，其种子光必须满足低噪声，稳定输出光谱和良好光束质量的特性，并且种子光可以有效地耦合到光纤放大系统中。同时，由于种子源对反向光敏感，种子源必须首先连接到隔离器，以防止在放大系统中产生的反向ASE光进入种子源，从而影响其正常操作。