1掺铒光纤放大器（EDFA）的飞速发展极大地促进了波分复用（WDM）系统和通信网络的发展，而随着WDM系统的发展，扩展EDFA可应用的增益带宽已成为通信系统中的一个主要研究课题。C波段（C-band） EDFA的研究相对比较成熟，在实际中已得到广泛的应用，L波段（L-band）由于远离铒离子发射谱中心，因此，L-band EDFA具有较低的泵浦转换效率，要使放大器的增益平台向L-band漂移，并在L-band具有高的增益，需要使用比较长的掺铒光纤并有较高的泵浦功率，如果泵浦功率不足，则增益曲线的前沿很低，而使用大功率泵浦源会大大提高EDFA的成本。为能使放大器在比较小的泵浦功率下就能达到本征平坦增益，研究人员提出许多方案，其中主要包括利用C-band放大自发辐射（ASE）和注入C-band种籽光等方法。
本文主要研究C-band种籽光对L-band EDFA泵浦转换效率的影响，实验表明，在L-band EDFA中注入C-band种籽光时，可以有效提高泵浦转换效率。
2 C带种籽光对L-band EDFA泵浦转换效率的提高
1是注入了C带种籽光的L波段（L-band）EDFA实验装置图。1注入种籽光的L-band EDFA实验装置图实验中使用的C带注入信号（种籽光）是由我们自制的可调谐光纤激光器（FL）产生的，其可调谐波长范围为1528nm1560nm，大输出功率1mW；980nmLD的大输出功率150mW；L-band信号由可调谐外腔激光光源提供，波长范围为1525nm1625nm；波长选择耦合器（WSC）是薄膜滤波型耦合器，工作波长为15281561.5 nm /15701620nm，C-band为透射端，L-band为反射端，透射端插入损耗0.26dB，隔离度50dB，反射端插入损耗0.44dB，隔离度25dB；ISO1为C-band隔离器，ISO2为L-band隔离器；WDM是厦门安特公司的980 /1590波分复用器；光谱分析仪（OSA）为日本ANDO的AQ-6315A，小分辨率为0.05nm.
实验中选用的增益光纤为Coractive公司的EDF-L1500，长度16m，基本参数是：EDF-L1500：
mreμ2.1=，325104.6mnt×=，10msτ=，mdBll sp/01.0==，dBp/86.91480.=α，mdBp/28.14980.=α，mdB gp/9.2*1480.=，m dB g p / 0 * 980.=。无种籽光注入时，所测得的ASE净增益轮廓曲线如2所示，平坦增益时需要的泵浦功率为120mW，平坦增益值为10.5±0.25dB，小信号平坦增益带宽为30nm.实验结果如图2.
2 980nm泵浦16m高掺铒光纤放大器的平坦ASE谱及-30dB1580nm信号增益谱线调节C-band可调谐激光器，使其输出波长在1530nm附近（实际选取的是1535nm），输出种籽光的功率为-10dBm.
将种籽光注入到EDFA中，重复L-band EDFA实验，结果发现，980nm泵浦功率只需要64mW时放大器就可以获得平坦ASE谱。
3注入1534nm种籽光的L-band EDFA的平坦化ASE谱（a）和L-band EDFA的输入与输出谱形比较（b）分别输入-30dBm的L-band信号（从1565nm1610nm），测量64mW时的各信号增益，结果发现增益在30nm范围内波动不超过0.5dB，亦即64mW时获得平坦增益，平坦增益值为10.3±0.25dB.实验测得L-band EDFA的ASE平坦净增益轮廓曲线如图3（a）所示，而图3（b）中下面是从WSC公共端测得的输出谱线，即L-band EDFA总输入，上面是经过ISO2后的输出谱线，即L-band EDFA的输出。从图中可以看出，输入给放大器的信号包括1535nm的种籽光和1577.5nm的信号光，种籽光功率比信号光要高得多（种籽光为-10dBm，L-band信号光为-30dBm），经过放大器后，种籽光几乎全部被吸收掉，同时L波段的信号被均匀放大。
为进一步说明种籽光提高泵浦转换效率的作用，我们使用一段更长的光纤来进行L-band EDFA实验。
将16m EDF-L1500换为Lucent公司91m的EDF-MP980重复上面的实验。
由模拟计算可知，980nm泵浦功率在150mW时要达到增益平坦的光纤长度为74m
，使用91m要远远长出平坦需要的增益光纤长度，多余光纤部分只起到损耗的作用，因此，91m EDF构成的EDFA增益前沿很低，无法达到平坦增益。实验中我们观察到了同样的现象，即泵浦功率达到大时（150mW）无法获得平坦增益效果。注入-10dBm1535nm种子光，则泵浦功率达到75mW时就可以得到L波段平坦增益，小信号（-30dBm）平坦增益带宽超过30nm，平均增益值为14.7dB.
调节种籽光波长，我们发现，当种籽光波长增加时，泵浦转换效率有所提高，但种籽光被吸收的比率却有所减少，即随着种籽波长向长波段的移动，增益平坦时需要的泵浦功率越来越低，但种籽光的残余功率也越来越大。
4注入1535nm、1549nm和1553nm种籽光时EDFA对1580nm信号的增益谱这里我们之所以称注入的辅助光为种籽光，是因为它非常小，很小的种籽光就可以实现提高L-band EDFA泵浦转换效率的作用。如果增大种籽光功率，则经过EDFA后剩余的种籽光功率可能会高于信号光，在应用时需要增加滤波设备将种籽光滤掉。图4是将种籽光波长从1535 nm调节到1549 nm再调节到1553 nm时分别测得的L-band EDFA对1580nm信号的增益谱，其各种参数与注入1535nm种籽光时相同，泵浦功率分别为72mW和70mW.
从图中可以看出，经过放大器后，1549nm种籽光功率比前面1535nm种籽光功率要高，而1553nm种籽光功率更高。
5是种籽光波长为1549nm、种籽光功率为-10dBm、泵浦功率为72mW时测得的小信号（L波段信号，功率为-30dBm，波长为1565nm1610nm）增益数据绘制的增益曲线，小信号平坦增益带宽超过30nm.
3结论
综上实验，我们可以得到这样的结论：在L-band EDFA中注入波长范围为1530nm1560nm的C-band种籽光时，可以有效提高泵浦转换效率，且种籽光波长增加时，增益平坦时需要的泵浦功率越来越低，但种籽光的残余功率也越来越大。
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