L-밴드 EDFA 증폭기 시스템 기술 구성도

EDFA는 에르븀 이온이 도핑된 광섬유를 이득 매질로 사용하여 펌프광 조사 시 인구 반전을 발생시킵니다. 이를 통해 신호광 유도 하에 유도 방사 증폭을 구현합니다.
에르븀 이온은 세 개의 에너지 준위를 가지고 있습니다. 빛에 의해 여기되지 않았을 때는 가장 낮은 에너지 준위인 E1에 있습니다. 펌프 광원인 레이저에 의해 광섬유가 지속적으로 여기되면, 바닥 상태의 입자는 에너지를 얻어 더 높은 에너지 준위로 전이합니다. 예를 들어 E1에서 E3으로의 전이에서, 입자는 E3의 높은 에너지 준위에서 불안정하기 때문에 비방사성 전이 과정을 통해 준안정 상태인 E2로 빠르게 떨어집니다. 이 에너지 준위에서 입자는 비교적 긴 수명을 가집니다. 펌프 광원의 지속적인 여기로 인해 E2 에너지 준위의 입자 수는 계속 증가하고, E1 에너지 준위의 입자 수도 증가합니다. 이러한 방식으로 에르븀 도핑 광섬유에서 개체수 반전 분포가 실현되어 광 증폭 학습에 필요한 조건이 충족됩니다.
입력 신호 광자 에너지 E=hf가 E2와 E1의 에너지 차이, 즉 E2-E1=hf와 정확히 같을 때, 준안정 상태의 입자는 유도 복사 형태로 기저 상태 E1으로 전이합니다. 이 복사와 입력 신호의 광자는 동일한 광자를 방출하므로 광자 수가 크게 증가하여 입력 광 신호가 에르븀 도핑 광섬유에서 강력한 출력 광 신호로 변환되어 광 신호의 직접 증폭이 실현됩니다.

2. 시스템 구성도 및 기본 장치 소개
2.1. L-밴드 광섬유 증폭기 시스템의 개략도는 다음과 같습니다.