Cấu hình
Sơ đồ của bộ khuếch đại sợi quang pha tạp đất hiếm được thể hiện trong Hình 1. Tín hiệu đầu vào được kết hợp với đèn bơm bởi WDM bộ ghép nối, và được khuếch đại bởi ánh sáng máy bơm thông qua phát xạ kích thích trong sợi quang có pha tạp chất đất hiếm. Bộ cách ly quang được đặt ở cả đầu vào và đầu ra, để ổn định khuếch đại tín hiệu bằng cách loại bỏ phản xạ ngược không mong muốn từ cổng đầu ra, cũng như ngăn bộ khuếch đại hoạt động như một laser sợi quang.
Bước sóng phát xạ từ các nguyên tố đất hiếm
Hình 2 cho thấy biểu đồ năng lượng của các nguyên tố đất hiếm khác nhau, cho thấy cả bước sóng bơm và phát xạ. Một phần tử đất hiếm hấp thụ ánh sáng máy bơm và được nâng lên mức kích thích (được hiển thị dưới dạng mũi tên hướng lên), và cuối cùng giảm xuống mức thấp hơn bằng cách phát ra ánh sáng (được hiển thị dưới dạng mũi tên hướng xuống).
Erbium (Er) cho thấy huỳnh quang mạnh trong Ban nhạc C và Ban nhạc L và như vậy bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium (EDFA) là bộ khuếch đại sợi quang phổ biến nhất trong truyền thông quang. Các nguyên tố đất hiếm phổ biến khác là Ytterbium (Yb) và Thulium (Tm). Ytterbium và thulium cho thấy huỳnh quang mạnh khoảng 1 micron và 1,9 micron, và hai nguyên tố đất hiếm này thường được sử dụng cho laser sợi quang công suất cao cho các ứng dụng phi viễn thông (khắc laser, hàn, v.v.).
Nói chung, một sự hấp thụ photon dẫn đến một sự phát xạ photon, tuy nhiên điều này không phải lúc nào cũng đúng. Một trường hợp được gọi là phát xạ theo tầng, trong đó một photon bị hấp thụ tạo ra hai (hoặc nhiều) photon; một ví dụ được thể hiện trong giản đồ năng lượng của Tm. Một trường hợp khác được gọi là phát xạ ngược, trong đó hai (hoặc nhiều) photon bị hấp thụ tạo ra một photon; một ví dụ được hiển thị trong biểu đồ năng lượng của Er.