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在回答如何把弱光信號(hào)進(jìn)行放大這個(gè)問(wèn)題前，我們可以來(lái)看一個(gè)這樣的光學(xué)結(jié)構(gòu)一個(gè)輸入1550nm光信號(hào)的輸入端口，然后通過(guò)WDM耦合器把980nm泵浦激光器輸出的980nm的泵浦光耦合到一起，再一起注入摻雜了餌這一稀土元素的光纖中。這個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生什么效果呢？

在纖芯中摻入了餌這一稀土元素，而餌離子，有3個(gè)工作能級(jí)，分別是E1、E2和E3。其中，E1能級(jí)能量最低，粒子數(shù)最多，而E3能級(jí)能量最高，粒子數(shù)最少，中間藍(lán)色的線(xiàn)對(duì)應(yīng)的是E2能級(jí)。這三個(gè)能級(jí)中，因?yàn)镋1能級(jí)能級(jí)最低，粒子數(shù)最多，最穩(wěn)定，我們也稱(chēng)它為基態(tài)，即最穩(wěn)定的狀態(tài)；而E3能級(jí)中能量最高，這個(gè)能級(jí)的粒子最不穩(wěn)定，我們也稱(chēng)它為激發(fā)態(tài)。中間的E2能級(jí)處在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間，我們稱(chēng)它為亞穩(wěn)態(tài)。它比基態(tài)活躍些，也比激發(fā)態(tài)穩(wěn)定一些。亞穩(wěn)態(tài)上的粒子數(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定，能在一段時(shí)間內(nèi)保持住一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。我們外加一個(gè)泵浦光源的目的是給物質(zhì)輸入能量，使得低能級(jí)E1的粒子吸收泵浦光的能量后紛紛向上躍遷到E3能級(jí)（也就是激發(fā)態(tài)），我們稱(chēng)這個(gè)過(guò)程為電子吸收泵浦光躍遷。

而E3能級(jí)上的粒子是處于激發(fā)態(tài)的，非常不穩(wěn)定，所以在沒(méi)有外界粒子激發(fā)的情況下，它就會(huì)紛紛地向下躍遷，躍遷到E2能級(jí)也就是亞穩(wěn)態(tài)，我們稱(chēng)這個(gè)過(guò)程為無(wú)輻射躍遷（沒(méi)有外界粒子激發(fā)，高能級(jí)的粒子就自動(dòng)地自發(fā)地向下躍遷到低能級(jí)）。

而E2能級(jí)因?yàn)槭翘幱趤喎€(wěn)態(tài)，可以在一段時(shí)間內(nèi)保持住該能級(jí)上的粒子，使得在E2和E1之間實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)。這時(shí)候，如果有一個(gè)外來(lái)光子的激發(fā)，而這個(gè)光正好是將要被放大的光信號(hào)，此時(shí)的光信號(hào)是弱光，里面所包含的光子數(shù)比較少，而這樣射入的光子，在E2和E1之間作為一個(gè)外來(lái)的激發(fā)光子，會(huì)在反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的E2和E1之間實(shí)現(xiàn)受激輻射的過(guò)程大于受激吸收的過(guò)程，產(chǎn)生新的全同光子，從而實(shí)現(xiàn)光的放大，那么從物質(zhì)中輸出來(lái)的光就是強(qiáng)光了。
然后通過(guò)隔離器把除了1550nm的光全部過(guò)濾掉，實(shí)現(xiàn)輸出更大光功率的1550nm的光，以達(dá)到光放大的效果。這也就是EDFA摻鉺光纖放大器的基本原理，我們通常把這一光學(xué)結(jié)構(gòu)封裝成一個(gè)單獨(dú)的模塊，應(yīng)用在光路中需要對(duì)弱光信號(hào)進(jìn)行放大的場(chǎng)景。