Technisches Schema des L-Band-EDFA-Verstärkersystems

EDFA verwendet eine mit Erbiumionen dotierte Faser als Verstärkungsmedium, die unter Pumplicht eine Besetzungsumkehr erzeugt. Es realisiert eine stimulierte Strahlungsverstärkung unter Induktion von Signallicht.
Erbiumionen besitzen drei Energieniveaus. Im unbeleuchteten Zustand befinden sie sich auf dem niedrigsten Energieniveau E1. Bei kontinuierlicher Anregung der Faser durch den Pumplichtlaser gewinnen die Teilchen im Grundzustand Energie und wechseln auf ein höheres Energieniveau. Wie beim Übergang von E1 zu E3 fallen Teilchen, da sie auf dem hohen Energieniveau E3 instabil sind, in einem strahlungslosen Übergangsprozess schnell in den metastabilen Zustand E2. Auf diesem Energieniveau haben die Teilchen eine relativ lange Lebensdauer. Durch die kontinuierliche Anregung der Pumplichtquelle steigt die Zahl der Teilchen auf dem Energieniveau E2 kontinuierlich an, ebenso wie die Zahl der Teilchen auf dem Energieniveau E1. Dadurch wird in der Erbium-dotierten Faser eine Besetzungsinversionsverteilung realisiert, und die Voraussetzungen für eine effektive optische Verstärkung sind geschaffen.
Wenn die Photonenenergie des Eingangssignals E=hf genau der Energiedifferenz zwischen E2 und E1 (E2-E1=hf) entspricht, gehen die Teilchen im metastabilen Zustand in Form stimulierter Strahlung in den Grundzustand E1 über. Die Strahlung und die Eingangsphotonen im Signal sind identisch mit den Photonen, wodurch die Photonenanzahl deutlich erhöht wird. Das optische Eingangssignal wird in der Erbium-dotierten Faser zu einem starken optischen Ausgangssignal, wodurch eine direkte Verstärkung des optischen Signals erreicht wird.

2. Systemdiagramm und grundlegende Geräteeinführung
2.1. Das schematische Diagramm des L-Band-Glasfaserverstärkersystems sieht wie folgt aus: