エルビウム添加ファイバー増幅器(EDFA)


  • Saturation Output Power of >20 dBm
  • Noise Figure of <5 dB
  • For CW and Ultrafast Pulse Amplification
  • Simple, Turnkey Operation

EDFA100P

Polarization-Maintaining EDFA

EDFA100S

Single Mode EDFA

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EDFA100P Output Power vs. Input Power
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このグラフは偏波保持EDFAの入力パワーに対する出力パワー(波長依存)を示しています。すべての性能グラフは「グラフ」タブでご覧いただけます。

特長

  • 動作波長範囲:1530~1565 nm(Cバンド)
  • 2種類をご用意
    • シングルモードEDFA:小信号利得>30 dB、偏光依存利得<0.2 dB
    • 偏波保持EDFA:小信号利得>28 dB、偏光消光比>25 dB
  • CWおよび超短パルス用のプリアンプとして使用可能
  • 前面パネルでの制御およびUSB経由でのリモート制御が可能
  • 増幅器内で低分散(<0.06 ps/nm)のため、パルス広がりを抑制
  • カスタム仕様の分散補償パッチケーブルもご要望に応じてご提供可能です。詳細は当社までお問い合わせください。

コア励起エルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA)は、5 dB未満の低いNF(noise figure)で20 dBm(100 mW)以上の光出力が可能です。コンパクトなターンキー付きのベンチトップ型パッケージに納められており、FC/APC入出力コネクタが付いています。EDFA100SはシングルモードのEDFAで、偏光依存性が非常に低くなっています。一方、EFDA100Pは偏波保持EDFAで、ファイバのスロー軸方向の偏光のみ増幅させます。各EDFAは入力側、および出力側にアイソレータを内蔵しています。フェムト秒パルスの用途に対応するため、分散が小さくなるように設計されています。フェムト秒パルス入力における動作についての詳細は「フェムト秒パルスの増幅」タブをご参照ください。EDFA用またはカスタム仕様の分散補償パッチケーブルもご提供可能です。詳細については当社までお問い合わせください。

エルビウム添加ファイバ増幅器の励起電流は前面パネルで調節できるため、利得や増幅器の光出力値をお客様側で変えることができます。また、USB 2.0コネクタ経由でコマンドを送信することで、励起電流のリモート制御が可能です。さらに、安全性を高めるために、背面パネルの2.5 mmモノラルジャックにインターロック回路を接続できるようになっています。

各EDFAには100~240 VAC、50~60 Hzに対応したユニバーサルACアダプタが付いているので、電圧の選択は不要です。また、日本国内対応の電源コードが付属します。

Front Panel
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EDFA100Pの前面パネル
EDFAの前面パネルには、デジタルディスプレイ、励起レーザ電流調整用の回転式ノブ、キー電源、そして増幅器が有効になると緑色のLEDが点灯するEnableスイッチが配置されています。
Back Panel
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EDFA100Pの背面パネル
EDFAの背面パネルには、リモート操作用のUSB B型コネクタと自作のインターロック回路を接続できる2.5 mmモノラルジャックがあります。

特別に記載のない限り、下記の全ての仕様はCW入力の場合のみ有効です。

Item #EDFA100SEDFA100P
Amplifier Specifications (@ 1000 mA Pump Current)
Operating Wavelength Rangea1530 - 1565 nm
Output Powerb,c (@ 3 dBm Input Power)>20 dBm
Small Signal Gainb (@ -20 dBm Input Power)>30 dB>28 dB
Noise Figureb (@ 3 dBm Input Power)<5 dB
Output Power Stability (@ 3 dBm Input Power)
<±2% Over 24 Hours
(After 15 Minute Warm-Up,
for Ambient Temperature ±2 °C)
Total Dispersion within Amplifierd<0.06 ps/nm
Laser Class3B
Fiber Specifications
Output PolarizationRandomLinear, Aligned to Slow Axis
Polarization Extinction RatioN/A>25 dB
Polarization-Dependent Gain<0.2 dBN/A
Return Loss at Input Port>50 dB
Input / Output Isolation>30 dB
Input / Output Fiber TypeSMF-28-J9PM1550-XP
Input / Output Fiber ConnectorsFC/APC Compatible,
2.0 mm Narrow Key
  • この波長範囲における出力パワーは(入力パワーが3 dBmの場合)、18 dBm以上になります。
  • 1550 nmでの数値 「グラフ」タブでは、仕様の波長範囲や入力パワーをパラメータとした、出力パワー特性やゲイン特性(典型値)がご覧いただけます。
  • 「グラフ」タブでは、入力パワーや励起レーザへの印加電流によって出力パワーが変化するグラフが示されています。
  • 分散補償ファイバーパッチケーブルを使用して増幅器の分散を最小限に抑えることができます。カスタム仕様の分散補償パッチケーブルについては当社までお問い合わせください。
Absolute Maximum Ratings
Absolute Maximum Input Power10 dBm
Absolute Maximum Output Power23 dBm
Operating Temperature15 to 35 °C
Storage Temperature0 to 50 °C

 

General Specifications
Input Voltage100 - 240 VAC, 50 - 60 Hz
Input Power20 VA (Max)
Fuse Rating500 mA
Fuse TypeIEC60127-2/III (250 VA, Slow Blow Type "T")
Dimensions (W x H x D)5.76" x 3.06" x 12.16"
(146.3 mm x 77.7 mm x 308.9 mm)
Weight2.08 kg (4.58 lbs)
Connections and Controls
Interface ControlOptical Encoder with Push Button
Enable SelectKeypad Switch Enable with LED Indicator
Power OnKey Switch
Fiber ConnectorsFC/APC Compatible, 2.0 mm Narrow Key
Input Power ConnectorIEC Connector
Interlock2.5 mm Mono Jack
Communications
Communications PortUSB 2.0 Compatible
COM ConnectionUSB Type B Connector
Required CableUSB Type A to Type B Cable
(Replacement Item # USB-A-79)

性能グラフ

特別に記載がない限り、下の全ての性能グラフの値はCW入力、1000 mAの最大励起電流および25 °Cの励起レーザの温度(デフォルト値)の条件で得ています。データはEDFAシリーズの典型値であり、参考値としてご提示しています。保証された仕様については「仕様」タブをご覧ください。


出力パワー

EDFA100S Output Power vs. Input Power
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生データはこちらをご覧ください。
EDFA100Sの入力パワーに対する出力パワー(典型値)
EDFA100P Output Power vs. Input Power
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EDFA100Pの入力パワーに対する出力パワー(典型値)
Output Power vs. Pump Current
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EDFA100xの励起電流に対する
1550 nmにおける出力パワー(典型値)

ゲイン

EDFA100S Gain
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波長に対するEDFA100Sのゲイン(典型値)。青色の領域は動作波長範囲を示しています。
EDFA100P Gain
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波長に対するEDFA100Pのゲイン(典型値)。青色の領域は動作波長範囲を示しています。

NF(Noise Figure; 雑音指数)

EDFA100S Noise Figure
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波長に対するEDFA100SのNF。青色の領域は動作波長範囲を示しています。
EDFA100P Noise Figure
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生データはこちらをご覧ください。
波長に対するEDFA100PのNF。青色の領域は動作波長範囲を示しています。

フェムト秒パルスの増幅

エルビウム添加ファイバ増幅器はブースタ光増幅器(BOA)半導体光増幅器(SOA)などの半導体の光増幅器に比べ、フェムト秒パルスを非常に高いピークパワーに増幅します。この増幅のメカニズムについての詳細は、このタブの最後にある増幅器の比較セクションでご覧いただけます。

ここでは、430 fs FWHMの入力パルスが1550 nmにおいて増幅器EDFA100Pを伝搬することによる時間プロファイルへの影響を測定しました。

実験のセットアップ
エルビウムファイバ発振器により中心波長1550 nmのフェムト秒パルスレーザを生成します。パルスの3 dB帯域幅(スペクトル)の測定値は9 nmとなり、フーリエ限界パルス幅は290 fs FWHMとなります。オートコリレータではこのパルス幅は430 fs FWHMとして測定されます。このファイバ発振器の平均出力パワーは1.1 mWとなります。ファイバ発振器の繰り返し周波数は50 MHzなので、パルスエネルギは22 pJになります。

これらの430 fs FWHM、22 pJのパルスが、増幅器EDFA100P内を伝搬します。その際、ファイバ発振器は増幅器に直接接続されている場合もあれば、分散補償ファイバーパッチケーブルを中間部品として使用して増幅器に接続されている場合もあります。出力パワーの合計はEDFA100Pの励起電流を調整すると変化します。オートコリレータを用いて、出力パワーに対する増幅された出力パルスの時間プロファイルを測定しました。

結果
増幅された出力パルスを0.3 nJ、0.6 nJ、1.1 nJの3種類で設定しました。測定は出力パルスエネルギが1.1 nJになったら中止します。時間プロファイルの中に非線形性が出現するためです。各グラフのデータは規格化されており、自己相関性を比較しやすくなっています。

0.3 nJ Pulse Energy
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増幅器の出力パルスエネルギを0.3 nJに設定した場合、出力パルスの時間プロファイルの歪みは最小となります。分散補償ファイバ(DCF)を使用すると、出力パルスは150 fsに圧縮されます。

0.3 nJ TestMeasured Pulse Width (FWHM)Calculated Peak Power
Input Pulse430 fs45 W
Output Pulse
(No DCF
Precompensation)
570 fs0.46 kW
Output Pulse
(-0.05 ps/nm DCF
Precompensation)
150 fs1.76 kW

0.6 nJ Pulse Energy
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増幅器の出力パルスエネルギが2倍の0.6 nJとなった場合でも、補償していない出力パルスの歪みは見られません。分散補償すると出力パルスは88 fsに圧縮されますが、両側には非線形現象に伴うサブピークが発生します。補償した出力パルスのピークパワーは6 kWとなります。

0.6 nJ TestMeasured Pulse
Width (FWHM)
Calculated
Peak Power
Input Pulse430 fs45 W
Output Pulse
(No DCF
Precompensation)
480 fs1.1 kW
Output Pulse
(-0.05 ps/nm DCF
Precompensation)
88 fs6 kW

1.1 nJ Pulse Energy
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出力パルスエネルギをさらに2倍の1.1 nJにすると、未補正のパルスにも大きな歪みが発生します。-0.05 ps/nm DCFによる補償後は、両側に大きなサブピークが発生しています。DCFを更に-0.14 ps/nmにして補正すると非線形性はほとんどなくなりますが、出力パルスは970 fsに広がります。

1.1 nJ TestMeasured Pulse Width (FWHM)Calculated Peak Power
Input Pulse430 fs45 W
Output Pulse
(No DCF
Precompensation)
140 fsa-
Output Pulse
(-0.05 ps/nm DCF
Precompensation)
80 fsa-
Output Pulse
(-0.14 ps/nm DCF
Precompensation)
970 fs1 kW
  • 主ピークの中央にsech2曲線をフィッティングして得ています。

結論
上の表とグラフから、出力パルスのピークパワーが約1 kW以下では、出力パルスの時間プロファイルにおける非線形性がほとんど見られないことがわかります (正確なピークパワーのリミット値はB-integralの計算により明らかになります。この値は非線形光学では重要な意味を持ちます。)。ピークパワーが約1 kWを超えると、自己位相変調や他の非線形光学素子の影響によりスペクトルが広がり、その結果パルス幅が圧縮され、時間プロファイルが歪みます。パルス上のイニシャルチャープ(すなわち光増幅器の分散)とパルスエネルギのバランスに留意することで、低歪みで非線形の影響の小さなパルスを作り出せます。

この例は、上の0.6 nJの事例で示されています。フェムト秒エルビウム発振器と補正済みファイバを用いると、増幅器EDFA100Pはピークパワー6 kWで100 fs未満のパルスを作り出すことができます。補正済みのファイバを使用しない場合でも、出力パルス(およびB integral値)を非線形閾値よりも低く保つことで、この光増幅器は時間歪みを抑えつつ高い利得を実現します。

 

増幅器の比較

EDFAやYDFAのようなファイバ増幅器は、一般的に半導体光増幅器(BOAやSOA)よりもフェムト秒パルスの増幅に適しています。これら2つのタイプの増幅器は、飽和エネルギ、利得飽和のダイナミックス、自由キャリアの寿命といった点で異なります。半導体増幅器の飽和エネルギは比較的小さく、数pJ程度です。そのため、半導体増幅器によって増幅できるパルスエネルギには限界があります。これに対し、ファイバ増幅器の飽和エネルギのレベルはµJ以上です。また、半導体増幅器の利得回復時間はキャリア寿命によって決まり、10 ps~100 ps程度です。一方、ファイバ増幅器のキャリア寿命は10 µs~1 msです。

1 MHz程度の繰返し周波数のモードロックフェムト秒レーザの場合を考えてみましょう。半導体増幅器の飽和エネルギよりも十分に低いパルスエネルギの場合、パルスをあまり歪ませることなく増幅できます。しかし、パルスエネルギが飽和エネルギを超えると、1つのパルスの継続時間中に増幅が飽和し、パルスの時間プロファイル内で利得差が発生してパルスの形状が歪んでしまいます。ファイバ増幅器は半導体増幅器よりも飽和エネルギが高いため、そのようなメカニズムに基づく利得飽和は発生しにくくなります。

半導体増幅器の利得回復時間(10 ps~100 ps)は繰返し周期よりも短いため、利得媒体はパルス列の次のパルスが半導体増幅器に到着する前に回復します。従って、上記と同じプロセスが各パルスで繰り返されます。ファイバ増幅器では、自由キャリア寿命(10 µs~1 ms)は、繰返し周期よりも大幅に長くなります。そのため、ファイバ増幅器はピークパワーではなくパルスの平均パワーに反応するとみなすことができます。

この他にフェムト秒パルスに関連する事項として、増幅器内における非線形過程の相違があります。ファイバ増幅器の非線形応答はほとんど瞬間的に発生しますが、半導体増幅器の非線形応答時間はキャリア寿命時間と関係して10 ps~100 psの時間スケールとなります。パルスエネルギが飽和エネルギを超えると、このpsレベルの応答はパルス歪みを引き起こす原因となります。

EDFA100x用ドライバ

バージョン 2.12.18

Windows®環境において当社のファイバ増幅器EDFA100xを制御するドライバが含まれています。

Software Download

発送リスト

EDFA100SとEDFA100Pは、下記が発送されます。

  • ベンチトップ型パッケージに納められたイッテルビウム添加ファイバ増幅器
  • 増幅器のEnableキー(2個)
  • インターロック用短絡ピン
  • ファイバーバルクヘッドおよびコネクタ用クリーナFBC250
  • 日本国内対応AC電源ケーブル
  • マニュアル

Posted Comments:
Nicolas Forget  (posted 2019-10-28 17:09:49.317)
Hi, I would like to know whether the EDFA100P can be used both ways, ie with light coming in from both the input and output ports. Best regards, Nicolas
YLohia  (posted 2019-10-29 11:10:36.0)
Hello Nicolas, the EDFA is not bidirectional -- the input must be supplied via the "Input Port". If you require a bidirectional operation, then our semiconductor optical amplifiers such as the SOA1117P would be a better fit. The SOA is built with a symmetric structure, so when operating in the reverse direction, the gain will stay the same but saturation power and noise figure may be different.
Tiong Leh (Johnny) Yap  (posted 2019-10-16 18:17:04.947)
Hi, I would like to ask for quotation for EDFA100S. Thank you. Regards, Johnny
YLohia  (posted 2019-10-16 10:51:11.0)
Hello Johnny, thank you for contacting Thorlabs. Quotes can be requested by emailing our Sales Team at sales@thorlabs.com or selecting "Request Quote" from your cart.
Yohan Barbarin  (posted 2019-10-08 03:07:20.72)
Dear, We have an issue with the interlock. It looks like it is only mecanical and not electronical. Could you please give us more information about the electrical specs of the interlock input. Best regards, Yohan
YLohia  (posted 2019-10-08 02:33:52.0)
Hello Yohan, thank you for contacting Thorlabs. The electrical specs for the interlock can be found on Page 10 of the manual: https://www.thorlabs.com/_sd.cfm?fileName=TTN118382-D02.pdf&partNumber=EDFA100S
user  (posted 2019-09-04 08:30:52.267)
Please can you provide advice on the lowest input power to use with the EDFA100S ? For example, do you have a graph to show how the SNR in the output varies as a function of the input power ? The wavelength I want to use is 1550 nm. I would like to consider input powers down to - 40 dBm, maybe even lower. I notice your graph stops at minus 30 dBm. Thank you
asundararaj  (posted 2019-09-12 01:39:32.0)
Thank you for your feedback. The EDFA100S can be seeded with -40 dBm input power. However, the SNR of the output will be reduced as input power is increased. I have contacted you directly to discuss this further.
cees de Kok  (posted 2019-03-13 03:54:32.757)
We are considering the purchase of the EDFA100P. We are also working at wavelength on or a little bit below 1520 nm. The gain curve in the documentation which goes as low as 1525 nm seems to still not go down very steeply below 1525... So my question is: do you have gain-data for 1520 nm or even lower?
llamb  (posted 2019-03-15 08:29:36.0)
Hello, thank you for your feedback. I have emailed you directly with additional data.
k.l.perrier  (posted 2019-03-06 11:08:13.807)
We are interested in the Gain and Noise spectrum below 1525nm. Is it possible to provide us the graphs from 1490nm-1570nm or similar range? Thank you
llamb  (posted 2019-03-15 08:23:53.0)
Thank you for contacting Thorlabs. I have reached out to you directly with further data.

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
EDFA100S Support Documentation
EDFA100SErbium-Doped Fiber Amplifier, Single Mode
¥565,460
Today
EDFA100P Support Documentation
EDFA100PErbium-Doped Fiber Amplifier, Polarization Maintaining
¥666,822
Today