Aufbau
Ein Schema eines mit seltenen Erden dotierten Faserverstärkers ist in Abbildung 1 gezeigt. Das Eingangssignal wird durch den mit dem Pumplicht kombiniert WDM Koppler, und wird durch das Pumplicht über stimulierte Emission in der seltenerddotierten Faser verstärkt. Optische Isolatoren werden sowohl am Eingang als auch am Ausgang platziert, um die Signalverstärkung zu stabilisieren, indem unerwünschte Rückreflexionen vom Ausgangsanschluss eliminiert werden, und um zu verhindern, dass der Verstärker als Verstärker arbeitet Faserlaser.
Emissionswellenlängen von Seltenerdelementen
Abbildung 2 zeigt Energiediagramme verschiedener Seltenerdelemente, die sowohl Pump- als auch Emissionswellenlängen zeigen. Ein Seltenerdelement absorbiert Pumplicht und wird auf ein angeregtes Niveau angehoben (gezeigt als ein Aufwärtspfeil) und fällt schließlich auf ein niedrigeres Niveau ab, indem es Licht emittiert (gezeigt als ein Abwärtspfeil).
Erbium (Er) zeigt starke Fluoreszenz im C-Band und L-Band und somit Erbium-dotierter Faserverstärker (EDFA) ist der gebräuchlichste Glasfaserverstärker in der optischen Kommunikation. Andere übliche Seltenerdelemente sind Ytterbium (Yb) und Thulium (Tm). Ytterbium und Thulium zeigen eine starke Fluoreszenz um 1 Mikrometer und 1,9 Mikrometer, und diese beiden Seltenerdelemente werden üblicherweise für Hochleistungs-Faserlaser für Nicht-Telekommunikationsanwendungen (Lasermarkierung, Schweißen usw.) verwendet.
Im Allgemeinen führt die Absorption eines Photons zu einer Emission eines Photons, dies ist jedoch nicht immer der Fall. Ein Fall wird als kaskadierte Emission bezeichnet, bei der ein absorbiertes Photon zwei (oder mehr) Photonen erzeugt; ein Beispiel ist im Energiediagramm von Tm dargestellt. Ein anderer Fall wird als Upconversion-Emission bezeichnet, bei der zwei (oder mehr) absorbierte Photonen ein Photon erzeugen; ein Beispiel ist im Energiediagramm von Er dargestellt.