本案例展示了EDFA中的兩種離子-離子相互作用效應(yīng)： JO3x#1~;_  
1. 均勻上轉(zhuǎn)換（HUC） ^Fn~@'  
2. 非均勻離子對濃度淬滅（PIQ） ;(F_2&he  
離子-離子相互作用效應(yīng)涉及稀土離子之間的能量轉(zhuǎn)移問題。當(dāng)稀有離子的局部濃度變得足夠高時(shí)，就不能假設(shè)每個(gè)孤立的離子都是獨(dú)立作用于其周圍。當(dāng)放大轉(zhuǎn)換的上能級被能量轉(zhuǎn)移耗盡時(shí)，這可能對放大器性能產(chǎn)生負(fù)面影響。 ?oD
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一、均勻上轉(zhuǎn)換 &OMe'P  
均勻上轉(zhuǎn)換效應(yīng)是Er3+–Er3+相互作用效應(yīng)，其對EDFA性能的影響與光纖中鉺離子的濃度有關(guān)。在具有高濃度鉺離子（nt>5.1024m-3）的光纖中，與具有較低鉺濃度的光纖相比，非均勻上轉(zhuǎn)換往往會(huì)對放大器性能造成更大的損害。 $:RP tG  
為了證明EDFA中均勻上轉(zhuǎn)換的影響，針對不同的光纖模擬了圖1中所示的系統(tǒng)，并分析了增益。 !,(6uO%  
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光纖的上轉(zhuǎn)換壽命定義為： JZUf-0q  

圖片:1-240101153124S8.jpg

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其中nt是鉺離子的濃度，而Uc是兩粒子上轉(zhuǎn)換系數(shù)。 * NB:"1x  
分別仿真四種光纖：一種光纖沒有均勻的上轉(zhuǎn)換效應(yīng)，三種光纖的上轉(zhuǎn)換壽命分別為1ms、2ms和5ms。 1
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所有光纖都考慮了相同的鉺離子濃度。在考慮均勻上轉(zhuǎn)換的纖維的情況下，上轉(zhuǎn)換系數(shù)（Uc）的值被設(shè)置之后，便確定了相應(yīng)的上轉(zhuǎn)換壽命。 6^+T_{gl  
圖2（a）顯示了沒有均勻上轉(zhuǎn)換的光纖的選項(xiàng)卡設(shè)置，圖2（b）考慮了1ms的上轉(zhuǎn)換壽命。 ZLS\K/F>>=  
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對泵浦功率進(jìn)行參數(shù)掃描，如圖3： >!gW]{  
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在模擬之后，繪制了每個(gè)光纖的增益與泵浦功率的曲線。圖4顯示了模擬結(jié)果。該結(jié)果顯示了由于上轉(zhuǎn)換效應(yīng)而導(dǎo)致的EDFA的性能下降。為了補(bǔ)償增益的下降，必須增加泵浦功率。 Qp5Y
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二、非均勻離子對濃度淬滅 jgyXb5GY  
非均勻離子對濃度淬滅（PIQ）效應(yīng)意味著兩個(gè)或多個(gè)離子之間的能量傳遞速率在時(shí)間尺度上明顯快于泵浦速率，因此在所考慮的泵浦功率下，泵浦無法保持兩個(gè)離子都被激發(fā)。 p%]ZG,  
當(dāng)用戶選擇離子-離子相互作用效應(yīng)參數(shù)的非均勻選項(xiàng)時(shí)，摻鉺光纖組件將這種效應(yīng)考慮在內(nèi)。在這種情況下，用戶必須指定光纖中簇的相對數(shù)量（K）和每個(gè)簇的離子數(shù)量（mk）。圖5顯示了K=1.4%和mk=2的摻雜光纖的示例。 @((Y[<  
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通過仿真驗(yàn)證了PIQ對EDFA性能退化的影響。模擬中使用的光纖參數(shù)和系統(tǒng)布局如圖6所示。該系統(tǒng)仿真1530nm處的信號增益相對于泵浦功率的曲線。輸入信號功率保持在-20dBm，980nm處的泵浦功率在2mW到50mW之間變化。 ,WKWin  
在這些模擬中，除了簇的相對數(shù)量外，所有光纖參數(shù)都保持不變，這對于每條曲線都是不同的。在模擬中獲得了三條曲線來證明泵效率的降低。圖7顯示了與沒有PIQ的光纖（K=0）相比，兩個(gè)相對簇?cái)?shù)量（K=10%和K=20%）的增益降低。 rQ:+LVfXjA  
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模擬結(jié)果表明，由于非均勻離子對濃度淬滅的影響，EDFA的性能有很高的退化。