구성
희토류 도핑 광섬유 증폭기의 개략도는 그림 1에 나와 있습니다. 입력 신호는 WDM 커플러에 의해 펌프 광과 결합되고 희토류 도핑 광섬유의 유도 방출을 통해 펌프 광에 의해 증폭됩니다. 출력 포트에서 원치 않는 역반사를 제거하여 신호 증폭을 안정화하고 증폭기가 파이버 레이저로 작동하는 것을 방지하기 위해 광 절연체가 입력과 출력 모두에 배치됩니다.
희토류 원소의 방출 파장
그림 2는 펌프 파장과 방출 파장을 모두 보여주는 다양한 희토류 원소의 에너지 다이어그램을 보여줍니다. 희토류 원소는 펌프광을 흡수하여 들뜬 준위(위쪽 화살표)로 올라가고, 최종적으로 빛을 방출하여 낮은 준위(아래쪽 화살표)로 떨어진다.
에르븀(어)은 C-밴드와 L-밴드에서 강한 형광을 나타내므로 EDFA(에르븀 첨가 광섬유 증폭기)는 광통신에서 가장 일반적인 광섬유 증폭기입니다. 다른 일반적인 희토류 원소로는 이테르븀(이브)과 툴륨(Tm)이 있습니다. 이터븀과 툴륨은 1미크론과 1.9미크론 부근에서 강한 형광성을 나타내며, 이 두 가지 희토류 원소는 통신 이외의 용도(레이저 마킹, 용접 등)의 고출력 파이버 레이저에 흔히 사용됩니다.
일반적으로 하나의 광자 흡수로 인해 하나의 광자가 방출되지만 항상 그런 것은 아닙니다. 하나의 흡수된 광자가 두 개(또는 그 이상)의 광자를 생성하는 경우를 계단식 방출이라고 합니다. 예가 Tm의 에너지 다이어그램에 나와 있습니다. 또 다른 경우는 상향 변환 방출이라고 하며, 두 개(또는 그 이상)의 흡수된 광자가 하나의 광자를 생성합니다. Er의 에너지 다이어그램에 예가 나와 있습니다.