LバンドEDFA増幅システムの技術スキーム

EDFAは、エルビウムイオンドープ光ファイバを利得媒体として用い、ポンプ光によって反転分布を生じさせます。信号光の誘導によって誘導放射増幅を実現します。
エルビウムイオンには3つのエネルギー準位があります。光によって励起されていないときは、最低エネルギー準位のE1にあります。光ファイバがポンプ光源レーザーによって連続的に励起されると、基底状態の粒子はエネルギーを得て、より高いエネルギー準位に遷移します。E1からE3への遷移のように、粒子はE3の高エネルギー準位では不安定であるため、非放射遷移過程ですぐに準安定状態E2に落ちます。このエネルギー準位では、粒子の生存寿命は比較的長くなります。ポンプ光源の連続励起により、E2エネルギー準位の粒子数は増加し続け、E1エネルギー準位の粒子数も増加します。このようにして、エルビウムドープ光ファイバにおいて反転分布が実現され、光増幅を学習するための条件が整います。
入力信号光子エネルギーE=hfがE2とE1のエネルギー準位差（E2-E1=hf）と正確に一致する場合、準安定状態の粒子は誘導放射の形で基底状態E1に遷移します。この放射と信号中の入力光子は同一であるため、光子数が大幅に増加し、入力光信号はエルビウム添加光ファイバー内で強力な出力光信号となり、光信号の直接増幅を実現します。

2. システム図と基本機器の紹介
2.1. Lバンド光ファイバー増幅システムの概略図は次のとおりです。