掺铒光纤激光器
掺铒单模光纤飞秒脉冲激光器和放大器
文章编号：1005-5630(2020)06-0066-07DOI : 10.3969/j.issn.1005-5630.2020.06.011掺铒单模光纤飞秒脉冲激光器和放大器曹 顺1，郝 强1，曾和平2（1．上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093；2．华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062）摘要：为了获得一种被动锁模掺铒光纤振荡器及功率放大器，数值模拟出超短脉冲在光纤中的传输和演化过程，并基于此搭建了一种被动锁模掺铒光纤飞秒振荡器及功率放大器。
实验获得了中心波长1 560 nm 、重复频率100 MHz 、输出功率30 mW 、脉冲宽度85 fs 超短脉冲。
通过采用PPLN 晶体进行倍频，进一步获得了输出功率5 mW ，中心波长780 nm 的飞秒脉冲。
该光纤激光器为全保偏光纤结构，具有体积小巧、可靠性高、稳定性好的特点。
关键词：掺铒光纤激光器；锁模激光器；超短脉冲；倍频中图分类号：TN 248 文献标志码：AErbium-doped single-mode fiber femtosecondpulse laser and amplifierCAO Shun 1，HAO Qiang 1，ZENG Heping2（1. School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University ofShanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;2. State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China ）Abstract: Based on the numerical simulation of the transmission and evolution of ultrashort pulses in the fiber, a passively mode-locked erbium-doped femtosecond fiber laser was developed.Ultrashort pulses with 1 560 nm central wavelength of, 100 MHz repetition rate, 30 mW output power, and 80 fs pulse width was obtained. By using a PPLN crystal, the femtosecond pulse is frequency-doubled to 780 nm with 5 mW average power. The fiber laser system with all polarization-maintaining fibers could be compact in a small box facilitating high reliability and stability.Keywords: erbium-doped fiber laser ；mode-locked laser ；ultrashort pulse ；frequency doubling收稿日期 ：2020-04-17基金项目 ：国家重点研发计划（2018YFB0407100）作者简介 ：曹 顺(1995—)，男，硕士研究生，研究方向为超快激光技术方面的研究。
掺铒光纤激光器(EDFL)的原理与应用简介
掺铒光纤激光器（ＥＤＦＬ）的原理与应用简介 光信０３０４班 杨鹤猛 指导教师 王英 摘要： 本文从增益介质，谐振腔结构和泵浦源三个构成激光器的必要条件出发，重点介绍了掺铒光纤激光器—ＥＤＦＬ的原理，接着简要介绍了光纤激光器的特点及分类，最后结合掺铒光纤激光器的特点阐明其应用并做了总结。
关键字：光通信 光纤激光器 掺铒光纤激光器 环形腔 １．引言 掺铒光纤激光器简称ＥＤＦＬ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ），光纤激光器的一种，是在掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）技术基础上发展起来的。
早在１９６１年，美国光学公司的Ｅ．Ｓｎｉｔｚｅｒ等就在光纤激光器领域进行了开创性的工作，但由于相关条件的限制，其实验进展相对缓慢。
而８０年代英国Ｓｏｕｔｈｈａｍｐｔｏｎ大学的Ｓ．Ｂ．Ｐｏｏｌｅ等用ＭＣＶＤ法制成了低损耗的掺铒光纤，从而为光纤激光器带来了新的前景。
近期，随着光纤通信系统的广泛应用和发展，超快速光电子学、非线性光学、光传感等各种领域应用的研究已得到日益重视。
其中，以光纤作基质的光纤激光器，在降低阈值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面，已明显取得进步，是目前光通信领域的新兴技术，它可以用于现有的通信系统，使之支持更高的传输速度，是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。
目前光纤激光器技术是研究的热点技术之一。
ＥＤＦＬ利用光纤成栅技术把掺铒光纤相隔一定长度的两处写入光栅，两光栅之间相当于谐振腔，用９８０ｎｍ或１４８０ｎｍ泵浦激光激发，铒离子就会产生增益放大。
由于光栅的选频作用，谐振腔只能反馈某一特定波长的光，输出单频激光，再经过光隔离器即能输出线宽窄、功率高和噪声低的激光。
２．ＥＤＦＬ的工作原理 （１） ＥＤＦＬ的增益介质—ＥＤＦ ＥＤＦ作为ＥＤＦＬ的增益介质，其基本原理是在光纤的纤芯中能产生激光的稀有元素（如铒、钕、镨等），通过激光器提供的直流光激励，使通过的光信号得到放大。
利用掺铒光纤的非线性效应，把泵浦光输入到掺铒光纤中，使光线中的铒原子的电子能级升高。
掺铒脉冲光纤激光器及其泵浦的掺铥光纤激光器研究
掺铒脉冲光纤激光器及其泵浦的掺铥光纤激光器研究摘要：掺铒脉冲光纤激光器和掺铥光纤激光器是目前应用最广泛的激光器之一。
本文将综述掺铒脉冲光纤激光器和掺铥光纤激光器的特点、优点、应用以及泵浦方式的研究进展。
关键词：掺铒激光器、掺铥激光器、波长、光谱宽度、泵浦掺铒脉冲光纤激光器的研究掺铒脉冲光纤激光器是基于掺铒光纤而成，具有很高的光谱宽度、很短的脉冲宽度、很高的功率和能量密度。
掺铒脉冲光纤激光器可以产生各种光谱波长的脉冲，从红外到紫外光谱覆盖范围很广。
它具有以下特点：（1）修正倍频技术通过修正倍频技术，可以在掺铒光纤激光器中产生许多有用的波长，从而增加光谱范围。
同时，还可以实现国际上制定的通讯波长标准。
（2）高峰值功率掺铒脉冲光纤激光器的高峰值功率可以达到数兆瓦或以上，具有很大的应用潜力。
（3）极短脉冲掺铒脉冲光纤激光器的脉冲宽度可以降低到微秒、毫秒乃至纳秒的级别，而且可以产生超短脉冲，频率可以从kHz到GHz。
（4）宽谱输出掺铒脉冲光纤激光器具有宽谱输出的特点，可以实现波长可调性。
掺铒脉冲光纤激光器的应用随着科技的不断发展，掺铒脉冲光纤激光器在医学、制造、通讯、摄影和光学仪器等领域得到广泛的应用。
（1）医学掺铒脉冲光纤激光器的超短脉冲可以用于眼科手术，如白内障手术和近视手术。
（2）制造掺铒脉冲光纤激光器可以用于制造高精度光学元件、雕刻和刻蚀微观结构等。
（3）通讯掺铒脉冲光纤激光器可以用于光纤通信，如光纤传输、光纤传感和光纤通道。
（4）摄影和光学仪器掺铒脉冲光纤激光器可以用于激光闪光灯、数字相机、测距仪、激光投影和光学显微镜等。
掺铥光纤激光器的研究掺铥光纤激光器是基于掺铥光纤而成，具有很窄的光谱宽度和高的功率效率。
掺铥光纤激光器可产生波长在约790-1600nm的激光。
它具有以下特点：（1）急冷敏捷调制技术掺铥光纤激光器具有急冷敏捷调制技术，可以使激光的输出被瞬时开启或关闭，从而提高激光的调制速度。
（2）能量密度高掺铥光纤激光器的能量密度非常高，可以达到100mJ，这是其他激光器无法比拟的。
掺铒光纤激光器的设计
掺铒光纤激光器的设计
首先，掺铒光纤激光器的基本原理是通过泵浦光源将能量传输给铒元素，激发铒元素的上能级，然后通过自发辐射和受激辐射实现光放大。
因此，选择合适的泵浦光源是设计的首要考虑因素。
泵浦光源的选择应满足以下要求：1.波长要和铒元素的吸收带宽相匹配；2.具有足够的功率和能量密度以激发铒元素的上能级；3.具有较高的光电转换效率。
常用的泵浦光源包括二极管激光器、固体激光器和光纤激光器等。
接下来，需要设计合适的光纤结构以实现高效的光放大。
一种常用的设计方法是使用双包层结构的光纤。
内包层的折射率通常较低，以实现高掺杂浓度，同时外包层的折射率通常较高，以实现光的波导传输和光纤的保护。
另外，还需要选择合适的铒离子浓度和光纤长度。
高铒离子浓度可以提高光放大效果，但过高的浓度会增加不均匀性和光纤损耗；光纤长度的选择应根据具体应用需求和泵浦光源的光功率进行优化。
除了基本结构的设计，还可以通过增加光栅、光耦合器等辅助元件来改善激光器的性能。
光栅可以实现单纵模输出，提高激光器的光谱纯度和输出功率；光耦合器可以实现光纤和光纤之间的耦合，提高输出功率和光束质量。
最后，还需要进行光纤激光器的光学设计和热力学分析。
光学设计可以优化光纤的折射率分布，实现最大的光放大效果；热力学分析可以评估光纤激光器的散热性能，以避免过高的温度对激光器性能的影响。
综上所述，掺铒光纤激光器的设计需要综合考虑泵浦光源、光纤结构、铒离子浓度、光纤长度等因素。
通过合理的设计和优化，可以实现高效的
光放大和优质的激光输出。
光纤激光器的研发与性能优化
光纤激光器的研发与性能优化光纤激光器作为一种重要的光学器件，其在通信、医疗、材料加工等领域发挥着重要的作用。
随着科技的不断进步，光纤激光器的研发和性能优化也变得越来越关键。
本文将从光纤激光器的基本原理入手，探讨其研发和性能优化的相关问题。
光纤激光器是利用光纤作为激光介质的激光器。
其基本原理是通过泵浦光源激发光纤内的活性离子，使其能级发生跃迁，从而产生激光。
相较于传统的气体激光器和固体激光器，光纤激光器具有体积小、功率密度高、光束质量好等优势，因此得到了广泛的应用。
在光纤激光器的研发过程中，关键技术包括光纤材料的选择、光纤制备技术、泵浦光源的优化等。
首先，光纤材料的选择对光纤激光器的性能影响很大。
当前常用的光纤材料主要包括掺铒光纤、掺镱光纤等。
掺铒光纤激光器具有较宽的工作波长范围，适合用于通信领域；而掺镱光纤激光器的工作波长偏向长波段，适合用于医疗和材料加工等领域。
在光纤材料的选择上，需要根据应用需求和特定要求进行合理选择。
光纤制备技术是光纤激光器研发中的关键环节。
传统的光纤制备技术包括拉伸法、溶胶-凝胶法等。
这些制备方法制备的光纤存在一定的缺陷，如光损耗较大、折射率剖面不均匀等。
因此，目前研究者们正在开展更先进的光纤制备技术研究，如气相法、等离子体法等。
这些制备方法能够制备出光损耗低、折射率剖面均匀的光纤，从而提高光纤激光器的性能。
对于光纤激光器的性能优化，主要包括光纤激光器的功率输出、光束质量和波长选择等方面。
光纤激光器的功率输出是评价光纤激光器性能的重要指标之一。
提高光纤激光器的功率输出能够拓展其应用范围和增强其竞争力。
目前，提高光纤激光器功率输出的方法主要有多泵浦技术、光纤放大器技术等。
多泵浦技术可以通过多个泵浦光源对光纤进行多次泵浦，从而提高激光器的功率输出效果。
光纤放大器技术可以在光纤激光器中加入光纤放大器，利用光纤放大器对激光进行放大，从而提高激光的功率输出效果。
光束质量是评价光纤激光器性能的重要指标之一。
掺铒光纤激光器原理
掺铒光纤激光器原理一、概述掺铒光纤激光器是一种基于掺铒光纤（Er-doped fiber）的激光装置，具有输出功率高、调制带宽宽、转换效率高等优点，被广泛应用于激光手术刀、激光雷达、激光打标、光通信和能量激光光源等领域。
本文将详细介绍掺铒光纤激光器的原理和构成。
二、原理1. 掺铒光纤的结构与特性掺铒光纤是由玻璃材料制成的，其结构类似于普通光纤，由包层、掺铒核心和侧面反射层组成。
铒元素在光纤中的浓度较高，可以激发激光振荡。
掺铒光纤具有较高的增益系数，适合产生激光。
2. 激光振荡过程当泵浦光照射掺铒光纤时，铒离子受激发射出电磁波，经过谐振腔反射和损耗，最终形成激光振荡。
在这个过程中，泵浦光的强度、波长和掺铒光纤的结构参数都会影响激光的输出功率和波长。
3. 谐振腔谐振腔是掺铒光纤激光器的关键组成部分，由两个反射镜组成。
其中一个反射镜固定在激光器内部，另一个需要通过外部调节来保证激光在特定波长范围内输出。
谐振腔的长度会影响激光的波长和输出功率。
三、构成1. 泵浦源泵浦源是提供能量的设备，通常采用高强度半导体激光器作为泵浦光源。
泵浦光的波长通常在800-900nm范围内，可以根据掺铒光纤的特性进行调整。
2. 掺铒光纤掺铒光纤是激光振荡的核心部件，决定了激光的输出性质。
通常选用具有较高铒离子浓度的光纤，以获得较高的增益系数和激光输出功率。
3. 反射镜反射镜是构成谐振腔的关键部件，通常采用高反射率的光学镜片。
其中一个反射镜固定在激光器内部，另一个需要通过外部调节来保证激光在特定波长范围内输出。
4. 驱动与控制电路驱动与控制电路是掺铒光纤激光器的核心部分，负责控制泵浦光的强度、波长和照射时间等参数，以保证激光的稳定输出。
同时，还需要监测激光的输出功率、波长和稳定性等指标，以便进行调节和控制。
四、应用领域1. 激光手术刀：掺铒光纤激光器具有较短的波长（2μm），可以穿透组织较浅，适用于激光手术刀领域。
通过调节泵浦光的强度和输出功率，可以控制激光的切割深度和宽度。
EDF光纤激光器
• 选择工作物质要求：
• A32、A31和S31 S32 以及 • S32 WP(3-1) ， • N2 N1。 • 一般选择A21较小的工作物质。
•因此有速率方程组：
dN3/dt=(N1-N3) WP -N2 S32 -N2 A31
dN2/dt=N1 W12 +N3 S32–N2 W21 –N2(A21 +S21)
所以能级系统化为：
N1+N2 = Nt dN2/dt= N1 WP P1 + W12 (N1-N2)- N2 A21 / P2
ＥＤＦ:erbium-doped fiber,意思是掺铒光纤， 掺铒光纤是在信号通过的纤芯中掺入了铒 离子Er3 + 而得到的一种有特殊用途的光纤。
光纤激光器是以掺杂光纤本身为工作物质，而 该光纤本身又起到导波作用的固体激光器。由工 作物质、谐振腔、泵浦源三个基本部分组成。
ＥＤＦ光纤激光器
掺杂稀土元素的光纤，再加上一个恰当 的反馈机制便形成了光纤激光器。
N1+N2 +N3= Nt
Nt是工作介质内的总粒子数密度。 这三个方程为三能级系统的速率方程组。 可见，只要WP(1-3) 足够大，就能实现粒子数 反转，掺稀土光纤就变成激活介质，对频率为 (E2-E1 )/h的信号具有放大作用。
• N3近似为0 N1+N2 = Nt
P2 = A21 /(A21 + S21) P1 = S32 /(A31 + S32 + S31) S31 S32 P1 = S32 /(A31 + S32 ) (N1-N3) WP =N2 S32/(P1) S32 WP(3-1) N2 S32 =N1 WP P1
edfa的基本结构
edfa的基本结构
EDFA（Erbium-Doped Fiber Amplifier，掺铒光纤放大器）是一种常用的光纤放大器，用于增强光信号的强度。
EDFA的基本结构包括以下几个主要组成部分：
1. 光纤：EDFA的核心是掺杂了铒离子的光纤，通常是单模光纤。
这种特殊的光纤用于实现光信号的放大。
2. 掺铒光纤：掺铒光纤是具有铒离子掺杂的特殊光纤。
铒离子在光纤中起到放大光信号的作用。
当激发铒离子时，它们会释放出光子，与输入的信号光子发生相互作用，从而将输入信号光子的能量传递给输出信号光子，实现信号放大。
3. 泵浦光源：EDFA需要泵浦光源来激发掺铒光纤中的铒离子。
通常使用半导体激光器作为泵浦光源，发出适合铒离子吸收的泵浦光。
4. 光耦合器：光耦合器用于将泵浦光源的光耦合到掺铒光纤中。
它将泵浦光引导到掺铒光纤中，以激发铒离子并实现信号放大。
5. 光分束器/合束器：光分束器用于将输入的信号光和泵浦光引导到掺铒光纤中，而光合束器用于将放大后的信号光和残余泵浦光进行合束。
6. 光信号输入/输出端口：EDFA通常具有输入和输出端口，用于将信号光引入和引出放大器。
基于上述组件的结构和工作原理，EDFA能够实现对输入光信号的放大，从而在光纤通信系统中起到增强信号的作用。
它在光通信、光传感、光纤激光器等领域中广泛应用。
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掺铒光纤激光器2011 年1 月14 日目录1、设计背景 (2)1.1激光器的历史 (2)1.2激光器的原理 (2)1.3激光器的产生和发展 (3)1.4激光器的应用 (3)2、方案论证 (4)3、环形腔掺铒光纤激光器的制作 (7)3.1实验原理 (7)3. 2 泵浦源及其选择 (8)3.3光纤环形谐振腔 (8)3.4熔接 (9)4、掺饵光纤激光器的P-I特性分析 (11)5心得体会 (14)参考文献 (15)掺铒光纤激光器制作一、设计背景1.1激光器的历史激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。
它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线（以至X射线和γ射线）的能力。
激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平[1]。
激光器的诞生史大致可以分为几个阶段，其中1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础。
这一理论指出，处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用，将转变到低能态，并产生第二个光子，同第一个光子同时发射出来，这就是受激辐射。
这种辐射输出的光获得了放大，而且是相干光，即如多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。
20世纪40年代末，量子电子学诞生后，被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互作用，并研制出许多相应的器件。
这些科学理论和技术的快速发展都为激光器的发明创造了条件。
1.2激光器的原理除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。
激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。
激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。
工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。
激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。
而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔[2]。
1.3激光器的产生和发展1954年，美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡器的先例。
汤斯等人研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。
生产和科技不断发展的需要推动科学家们去探索新的发光机理，以产生新的性能优异的光源。
1958年，汤斯与姐夫阿瑟·肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合起来，提出了采用开式谐振腔的关键性建议，并预防了激光的相干性、方向性、线宽和噪音等性质。
同期，巴索夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光放大的原理性方案[3]。
1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛。
他用一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度。
这就是第一台红宝石激光器。
此后，陆续有科学家制造出了各种激光器，比如1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。
1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器，激光器的发展变的快速起来[4]。
1.4激光器的应用正由于激光器具备的以上种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破。
比如，人们利用激光集中而极高的能量，可以对各种材料进行加工，能够做到在一个针头上钻200个孔；激光作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段，已在医疗、农业的实际应用上取得了良好效果；在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量；激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。
随着人类对激光技术的进一步研究和发展，激光器的性能将进一步提升，成本将进一步降低，但是它的应用范围却还将继续扩大，并将发挥出越来越巨大的作用。
二、方案论证因为时间和实验设备的关系，不能做太复杂的激光器，而环形腔激光器相对比较简单，其中最重要的器件就是光纤放大器。
20世纪80年代光纤放大器的出现解决了以下两种影响信号传输的问题：第一，由于吸收散射等各种因素的影响，光纤中存在一定的损耗，使得在传输过程中光信号的幅度越来越小，从而限制了光纤通信系统的传输距离。
第二, 由于光纤宽带的限制, 光脉冲的宽度在传输过程中愈来愈宽,从而限制了光纤通信系统特别是大量光纤通信传输系统的传送距离[5]。
光纤放大器中可分为半导体放大器、非线性光纤放大器、掺杂光纤放大器(包括掺铒光纤放大器)等。
根据光纤放大器种类的不同，本实验设计了三种环形腔激光器的实验方案。
方案一：使用半导体放大器半导体光放大器（SOA）是光子引起的受激辐射与放大，半导体光放大器体积小，功耗低，能与其他半导体光电子器件集成，价格适中[6]。
但是,SOA中载流子较长的恢复时间以及转换过程中消光比退化严重,这制约了SOA在高速信号处理中的运用[7]。
方案二：用非线性光纤放大器这是一种固体激光放大器。
其工作原理是利用光纤的非线性效应，对光纤注入泵浦光，使声子数目增加，当有信号激光通过此光纤时, 其中的声子与光子相互作用，使得光子数量增大——放大了信号激光。
作为增益介质的光纤可以是常规的传输光纤,也可以是特殊设计的光纤,如色散补偿光纤等。
由于这类放大器独特的性能,如噪声低、增益带宽大、可以分布式放大等[8]。
方案三：用掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器(EDFA)是在光纤中掺入适量的铒稀土离子，以之作为增益介质来实现光放大的一种新型放大器。
EDFA由掺饵光纤（EDF）、泵浦光源、光耦合器、光隔离器及光滤波器及电源和电子控制部分组成 ,如图1所示[9]。
图1 EDFA的结构简图光耦合器将信号光和泵浦光合路进入EDF ,要求在信号光和泵浦光波长的插入损耗都小而且对偏振不敏感。
光隔离器是为抑制光反射，使光放大器工作稳定，隔离度应优于40dB，而且插入损耗小，与偏振无关。
光滤波器用来消除放大器的自发辐射以降低噪声。
图1是EDFA的一种基本结构。
从图中看到 ,在这种结构中,泵浦光是从信号输入端泵入EDF的，因此又叫前向泵浦EDFA。
实际上 ,从泵浦光泵入EDF的情况还有另外两种结构 ,如图2所示。
图2 EDFA的后向泵浦和双向泵浦结构简图掺铒光纤放大器(EDFA)的工作波长为1550nm，与光纤的低损耗波段一致，是最具有吸引力和最为成熟的光纤放大器．它具有如下优点：(1)EDFA的信号增益谱很宽，达30rim(每nm折合125GHz)或更高，可用于宽带信号的放大，尤其适合于密集波分复用(DWDM)光纤通信系统。
(2)光纤放大器可以用来控制现有通信网络的带宽利用率。
(3)EDFA具有较高的饱和输出功率(10～20dSm)，可用作发射机后的功率放大，提高无中继线路传输距离或分配的光节点数。
网络设计者通过选用大功率的光纤放大器可以使系统具有足够的富裕度，为以后的发展预留足够弹性。
(4)EDEA与光纤线路的耦合损耗小(<IdB)．(5)EDFA具有较低噪声(4～8dB)。
(6)增益与光纤的偏振态无关，故稳定性好。
(7)驰豫的时间很大(约10ms)．(8)所需的泵浦功率低(数十毫瓦)．但是EDFA也有固有的缺点：(1)波长固定，只能放大1．55μm左右的光波，换用不同基质的光纤时，铒离子能级也只能发生很小的变化，可调节的波长有限，只能换用其他元素。
(2)增益带宽不平坦，在WDM系统中需要采用特殊的手段来进行增益谱补偿[10]。
经比较后，可知掺铒光纤放大器更满足实验需要。
三、环形腔掺铒光纤激光器的制作3.1实验原理本实验的原理图如下所示：图3 实验原理图受激辐射产生的光子与引起辐射的光子处于同一光子态，且具有很高的简并度。
因此，在一定条件下，可以通过受激发射获得方向、单色性和相干性好而且高亮度的光，即激光。
但是原子体系与辐射场的作用过程中，原子的自发辐射、受激辐射和受激吸收三种过程同时存在，要产生激光输出，首先必须设法使受激辐射在三种过程中占优势。
假定在某物质中，对应能及E2和E1（E2>E1）的单位体积内的原子数分别为N2和N1。
在热平衡条件下，各能态的集居态呈波尔兹曼分布，E2<E1,如果在一定条件下，使E2>E1，该物质的受激辐射作用大于受激吸收，就可以产生更多的光子通量而作为光放大器。
通常把这种高能级上的粒子数E2大于能级上的粒子数E1的分布态称为粒子数反转。
而把具有粒子数反转这种状态的物质称为激光工作物质。
只有在外部激励或泵浦的作用下，才能使物质处于粒子数反转状态，因此，泵浦源是形成激光的一个必要条件。
在泵浦源的作用下，激光工作物质发生粒子数反转，沿轴向传播的光由于受激辐射作用得到放大。
在这个过程中，工作物质越长，光子通量增加越多，光增益越大，但是工作物质的长度不能无限增长，为了让有限长度的工作物质得到充分利用，通常把它置于光学谐振腔内。
在光学谐振腔内，沿轴线方向传播的光可以在两反射镜之间往复传播。
在这个过程中一遍传播一遍激发高能级上的电子跃迁到低能级上发光。
这种由于光学谐振腔二产生的往复传播作用，相当于延长了激光工作物质的长度，从而使其中的光能密度不断增加，这样可以使受激辐射的概率远远大于自发辐射的概率，从而使沿光学谐振腔轴线传播的光，在粒子数反转分布的条件下，受激辐射占了绝对优势。
3. 2 泵浦源及其选择使激光工作物质达到粒子数反转的外界能源称为激励源，也称泵浦源。
泵浦源是产生激光的三个基本条件之一，泵浦源的泵浦效率、使用寿命、体积和价格都会直接影响激光器的最终性能，泵浦源的选择对激光器的研制具有决定性的影响。
光纤激光器泵浦源的选择标准时：泵浦效率高。
泵浦效率影响泵浦光功率的提高，泵浦功率越高，所得到的调协范围越大。
激发态吸收（ESA）要小。
激发态吸收是指处于上能级的电子吸收泵浦能量后向更高能级跃迁的一种物理过程，是一种能量的消耗，激发态吸收式掺铒光纤激光器和放大器中影响泵浦效率的重要因素，会对激光的产生和放大产生不利影响。
实验表明，发射波长为980nm的半导体激光器是掺铒光纤放大器的最佳泵浦源[11]，所以本实验我们选取980nm的泵浦源.3.3光纤环形谐振腔光纤环形谐振腔是本文采用的激光器谐振腔结构，也是一种常用到的谐振腔结构，WDM的两端连接在一起形成了环形腔，环内接入掺饵光纤(EDF)，插入隔离器(ISO)就可以构成一个简单的环形腔激光器，如图7所示。