OptiSystem应用：EDFA中离子-离子相互作用效应

为了证明EDFA中均匀上转换的影响，针对不同的光纤模拟了图1中所示的系统，并分析了增益。

均匀上转换效应是Er3+–Er3+相互作用效应，其对EDFA性能的影响与光纤中铒离子的浓度有关。在具有高浓度铒离子（nt>5.1024m-3）的光纤中，与具有较低铒浓度的光纤相比，非均匀上转换往往会对放大器性能造成更大的损害。

一、均匀上转换

离子-离子相互作用效应涉及稀土离子之间的能量转移问题。当稀有离子的局部浓度变得足够高时，就不能假设每个孤立的离子都是独立作用于其周围。当放大转换的上能级被能量转移耗尽时，这可能对放大器性能产生负面影响。

2. 非均匀离子对浓度淬灭（PIQ）

1. 均匀上转换（HUC）

本案例展示了EDFA中的两种离子-离子相互作用效应：

当用户选择离子-离子相互作用效应参数的非均匀选项时，掺铒光纤组件将这种效应考虑在内。在这种情况下，用户必须指定光纤中簇的相对数量（K）和每个簇的离子数量（mk）。图5显示了K=1.4%和mk=2的掺杂光纤的示例。

非均匀离子对浓度淬灭（PIQ）效应意味着两个或多个离子之间的能量传递速率在时间尺度上明显快于泵浦速率，因此在所考虑的泵浦功率下，泵浦无法保持两个离子都被激发。

二、非均匀离子对浓度淬灭

通过仿真验证了PIQ对EDFA性能退化的影响。模拟中使用的光纤参数和系统布局如图6所示。该系统仿真1530nm处的信号增益相对于泵浦功率的曲线。输入信号功率保持在-20dBm，980nm处的泵浦功率在2mW到50mW之间变化。