家里的光纤放大器是怎样的？_开云|kaiyun

现在主要有两种类型的光放大器：半导体光放大器（SOA）和（OFA）。半导体光放大器利用半导体材料固有的受激电磁辐射缩放机制，构建光缩放，其原理和结构与半导体激光器相近。光纤放大器与半导体放大器有所不同，光纤放大器的活性介质（或称之为增益介质）是一段类似的光纤或传输光纤，并且和泵浦激光器连接；当信号光通过这一段光纤时，信号光被缩放。光纤放大器又可以分成掺稀土离子光纤放大器（RareEarthIonDopedFiberAmplifier）和非线性光纤放大器。

像半导体放大器一样，掺稀土离子光纤放大器的工作原理也是受激电磁辐射；而非线性光纤放大器是利用光纤的非线性效应缩放光信号。实用化的光纤放大器有掺入铒光纤放大器（EDFA）和拉曼光纤放大器（RamanFiberAmplifier）。　　光纤放大器不但可对光信号展开必要缩放，同时还具备动态、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光缩放功能，是新一代光纤通信系统中必不可少的关键器件；由于这项技术不仅解决问题了波动对光网络传输速率与距离的容许，更加最重要的是它首创了1550nm频段的波分适配，从而将使超高速、超大容量、超强长距离的波分适配（WDM）、密集波分适配（DWDM）、仅有光传输、光孤子传输等沦为现实，是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑。

在目前实用化的光纤放大器中主要有掺入铒光纤放大器（EDFA）、半导体光放大器（SOA）和光纤拉曼放大器（FRA）等，其中掺入铒光纤放大器以其良好的性能现普遍应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统、接入网、光纤CATV网、军用系统（雷达多路数据复接、数据传输、制导等）等领域，作为功率放大器、中继放大器和前置放大器。　　光纤放大器一般都由增益介质、泵浦光和输入输出耦合结构构成。目前光纤放大器主要有掺入铒光纤放大器、半导体光放大器和光纤拉曼放大器三种，根据其在光纤网络中的应用于，光纤放大器主要有三种有所不同的用途：在发射机外侧用于功率放大器以提升发射机的功率；在接收机之前作光实放大器以极大地提高光接收机的灵敏度；在光纤传输线路中作中继放大器以补偿光纤传输损耗，缩短传输距离。　　掺入铒光纤放大器　　掺入铒光纤放大器是利用掺入铒光纤这一活性介质，当泵浦光输出到EDF中时，就可以将大部分正处于基态的Er3+放运往激发态上，正处于激发态的Er3+又很快无辐射地移往到亚稳态上，由于Er3+在亚稳态上的平均值停留时间为10ms，因此很更容易在亚稳态与基态之间构成粒子数翻转，此时，信号光子通过掺入铒光纤，在受激电磁辐射效应起到下产生大量与自身完全相同的光子，使信号光子很快激增，这样在输入末端就可以获得被大大缩放的光信号。

自80年代末至90年代初研制出掺入铒光纤放大器（EDFA），并开始应用于1.55mm频段的光纤通信系统以来，推展了光纤通信向全光传输方向发展，且目前EDFA的技术开发和商品化最成熟期；应用于普遍的C波段EDFA一般来说工作在1530~1565nm光纤损耗低于的窗口，具备输出功率大、增益低、与偏振牵涉到、噪声指数较低、缩放特性与系统比特率和数据格式牵涉到，且同时缩放多路波长信号等一系列的特性，在长途光通信系统中获得了普遍的应用于。其严重不足是C-BandEDFA的增益比特率只有35nm，仅有覆盖面积石英单模光纤低损耗窗口的一部分，制约了光纤固有需要容纳的波长信道数；然而随着因特网技术的很快发展，拒绝光纤传输系统的传输容量要大大地不断扩大，面临传输容量的不断扩大，目前主要有三种解决问题途径：（1）减少每个波长的传输速率；（2）增加波长间距；（3）减少总的传输比特率。对于第一种办法，如果速率提升到10Gbit/s将带给新的色散补偿问题，况且现在的电子系统还不存在着所谓电子瓶颈效应问题。

第二种办法如果将信号间距从100GHz减少到50GHz或25GHz将给系统带给四波混频（FWM）等非线性效应，且拒绝系统使用波长平稳技术。从而研究新的光纤放大器如L波段的EDFA是减少总的传输比特率的一种，它将EDFA工作波长由C波段1530~1560nm扩展到L波段1570~1605nm，使EDFA的缩放增益序拓展了一倍。尽管L波段EDFA的波长覆盖面积了EDF增益序的尾部，但仍可与性能先进设备的C波段EDFA产品相媲美：例如两者的基本结构互为类似于，大多数C波段EDFA的设计和生产技术仍可应用于L波段EDFA研制；L波段EDFA有较小的电磁辐射和吸取以及较低的平均值翻转因子，增益波动系数近大于C波段EDFA，所不存在的是L波段EDFA的EDF较长带给无源光纤损耗较小，缩放噪声略为大等严重不足。　　半导体光放大器　　半导体光放大器（SOA）是使用通信用激光器互为类似于的工艺制作而出的一种行波放大器，当偏置电流高于波动阈值时，激光二极管就能对输出相干光构建光缩放起到。

由于半导体放大器具备体积小、结构较为简单、功耗较低、寿命长、更容易同其它光器件和电路构建、合适批量生产、成本低，可实现增益兼任电源功能等特性，在全光波长转换、光互相交换、序翻转、时钟萃取、解法适配中的应用于受到了普遍的推崇，尤其是目前突发事件量子阱材料的半导体光放大器的研制成功，已引发人们对SOA的普遍研究兴趣。国内武邮院与华中科技大学合作顺利地研制开发了在光网络中的关键器件--半导体光放大器，并迅速构建了产品化，沦为时隔Alcatel公司之后需要批量供应国际市场应用于光电源的半导体光放大器的供货商，这标志着我国自行研制的突发事件量子阱器件迈进了商品化生产的关键一步。

但半导体光放大器与掺入铒光纤放大器比起不存在着噪声大、功率较小、对串扰和偏振脆弱、与光纤耦合时损耗大，工作稳定性较好等缺失，迄今为止，其性能与掺入铒光纤放大器仍有较小的差距。又由于半导体光放大器覆盖面积了1300~1600nm波段，既可用作1300nm窗口的光放大器，也可以用作1550nm窗口的光放大器，且在DWDM多波长光纤通信系统中，需要增益瞄准，那么它不仅可作为光放大器一种有益的自由选择方案，而且还可以促使1310nm窗口DWDM系统的构建。　　光纤拉曼放大器　　受激拉曼衍射（SRS）是光纤中的一种非线性现象，它将一小部分入射光功率移往到频率比其较低的斯托克斯波上；如果一个很弱信号与一强劲泵浦光波同时在光纤中传输，并使很弱信号波长置放泵浦光的拉曼增益比特率内，很弱信号光即可以获得缩放，这种基于受激拉曼衍射机制的光放大器即称作光纤拉曼放大器（FRA）。

近年来光纤拉曼放大器备受注目，已沦为研制开发的热点，它具备许多优点：（1）增益介质为普通传输光纤，与光纤系统具备较好的兼容性；（2）增益波长由泵浦光波长要求，不不受其它因素的容许，理论上只要泵浦源的波长必要，就可以缩放给定波长的信号光；（3）增益低、串扰小、噪声指数较低、频谱范围长、温度稳定性好。

本文来源：开云|kaiyun-www.gytdhbkj.com