LバンドEDFA増幅器システムの技術概略図

EDFAは、エルビウムイオンを添加した光ファイバーを利得媒体として使用し、励起光照射下で反転分布を生成します。そして、信号光の誘導下で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。光が照射されていない状態では、最も低いエネルギー準位であるE1にあります。光ファイバーがポンプ光源レーザーによって連続的に励起されると、基底状態にある粒子はエネルギーを獲得し、より高いエネルギー準位に遷移します。例えば、E1からE3への遷移では、粒子は高エネルギー準位であるE3では不安定であるため、非放射遷移過程を経てすぐに準安定状態E2に遷移します。このエネルギー準位では、粒子は比較的長い寿命を持ちます。ポンプ光源による連続的な励起により、E2エネルギー準位にある粒子の数が増加し続け、E1エネルギー準位にある粒子の数も増加します。このようにして、エルビウム添加光ファイバー内で反転分布が実現され、光増幅の学習条件が整います。
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 と正確に等しい場合、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。放射と入力信号中の光子は同一であるため、光子の数が大幅に増加し、入力光信号がエルビウム添加ファイバー内で強力な出力光信号となり、光信号の直接増幅が実現されます。

2. システム構成図と基本機器の紹介
2.1. Lバンド光ファイバー増幅器システムの概略図は以下のとおりです。