Оптоэлектроника и волоконная оптика. Гуртов В.А. - 147 стр.

бильный уровень 2. Мощность накачки оптического усилителя, при которой
населенность уровней 1 и 2 равны, называется пороговой мощностью.




Рис. 7.2. Спектральная зависимость усиления/поглощения эрбиевого волокна при
различных значениях относительной населенности метастабильного уровня энергии

    При мощности накачки ниже пороговой наблюдается не усиление, а пог-
лощение светового сигнала. На рис.2 представлены спектры поглощения/уси-
ления при различных значениях относительной населенности уровня 2, оп-
ределяемой уровнем мощности накачки. Нижняя кривая, наблюдающаяся в
отсутствии накачки (все частицы находятся в основном состоянии, населен-
ность уровня 2 равно соответствует «отрицательному усилению», т.е.
поглощению во всем рабочем спектральном диапазоне. По мере увели-
чения мощности накачки все большее число активных ионов переходит
в возбужденное состояние. Это приводит, как видно из рис.2, сначала
к уменьшению коэффициента поглощения, а затем к усилению света.
Отметим также, что спектр усиления несколько сдвинут в длинновол-
новую область относительно спектра поглощения. Следовательно, для
усиления в длинноволновой части спектра требуется меньшее значение
инверсии.
    Использование трехуровневой схемы накачки приводит к появлению сле-
дующих важных свойств эрбиевого усилителя:
  • Наличию пороговой мощности накачки, при которой происхо-
дит «просветление» активного волоконного световода, т.е. достигаются нуле-
вые потери. При превышении пороговой мощности накачки начинается
усиление сигнала. В зависимости от структуры активного волоконного све-
товода, концентрации легирующей примеси и длины волны накачки величина
пороговой мощности составляет от до лей до нескольких единиц мВт.
  • Необходимости выбора оптимальной длины эрбиевого волокна, то есть
длины, при которой достигается максимальное усиление при заданной кон-
центрации ионов эрбия. При длине волокна больше оптимальной в дальних

                                        147