PDFA

PDFA（Prasedymium-Doped Fiber Amplifier）：摻鐠氟化物光纖放大器

摻鐠氟化物光纖放大器

摻鐠氟化物光纖放大器PDFFA可用於1310nm窗口的光放大，受氟化物光纖製作困難與量子效率低的限制，開發進展比較緩慢。最近，採用鎵鈉硫化物光纖在1.34m處獲得很高的增益係數，但其效率和可靠性還是個未知數。基於銦的氟化物玻璃的量子效率是基於鋯的氟化物玻璃的兩倍，熱穩定性、耐潮性與ZrF4氟化物玻璃相同。

在一個單模光纖8通路WDM傳輸實驗(總長240km)中用兩個PDFFA作線路放大，功率損耗不到2dB,PDFFA是1.3m系統最有希望實用化的光放大器。

PDFA是1300nm波長工作的光纖放大器,它是一種准4能級系統。對PDFA研究熱點是尋找低聲子能量材料做基質以盡量減少由於石英玻璃材料具有大的聲子能量,不能得到鐠離子在1300nm波長的發光,潛在的基質有基於InF3的系統,基於InF3/

GaF3系統,基於PbF2/InF3的系統,混合鹵化物玻璃,硫系玻璃如Ga-La-S和As-S。1994年,英國研製出第一隻工程化PDFA,利用670mW的入纖功率,得到29dB的小信號增益,輸出功率達17dB。

1998年,東芝利用5.8m摻雜濃度為1000ppm數值孔徑為0.55的TDF,當入纖功率為260mW時,得到21dB的小信號增益,輸出功率達16.2dB。由於轉換效率很低,必須採用高數值孔徑、低損耗的TDF設計,此時小信號增益可達30dB,3dB帶寬可達30nm,最高小信號轉換效率也可達0.22dB/mW。而M.Yamada採用1017nmLD泵浦獲得了30dB的增益。Itoh也報道了GaNaS玻璃光纖中得到了30dB增益,增益係數達到了0.81dB/mW。近幾年來,硫(鹵)系玻璃作為1330nm光纖放大器的基質玻璃受到了極大的關注,取得了很大的進展,在Pr3+摻雜的Ga-La-S系玻璃中,已取得了70%以上的量子效率,是Pr3+摻雜ZBLAN玻璃的近20倍。2000年CLEO會議上美國馬薩諸塞理工大學的R.S.Quimby等人對比研究了單波長(1030nm)和雙波長(1030nm和1270nm)下泵浦摻鐠硫系光纖放大器的放大實驗,發現雙波長泵浦條件下轉換效率為35%,而單波長泵浦下只有15%。目前,用於稀土離子Pr3+摻雜的1330nm光纖放大器硫系基質玻璃主要由As-S基、GaLaS基和Ge基硫系玻璃。雖然PDFA的放大波段在1300nm與6.652光纖的零色散點相吻合,在已建的1300nm光通信系統中有著巨大的應用市場,但是由於摻鐠光纖自身放大特性及機械強度和與普通光纖連接困難等因素,要得到廣泛的商業應用還存在一定的困難。