“光放大器就是放大光信號(hào)。在此之前，傳輸信號(hào)的放大主要是為了實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換，即O/E/O轉(zhuǎn)換。有了光放大器，光信號(hào)放大就可以直接實(shí)現(xiàn)。光放大器的出現(xiàn)可以看作是光纖通信發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，極大地促進(jìn)了光復(fù)用技術(shù)、光孤子通信和全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。"

　　01光放大器分類

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　　1、采用稀土夾雜的光纖放大器(EDFA、PDFA)(PDFA，混合光纖放大器);

　　2、半導(dǎo)體光放大器采用半導(dǎo)體制造。(SOA);

　　3、非線性光纖放大器采用光纖非線性效應(yīng)制成。(FRA、FBA)(FRA，拉曼光纖放大器;FBA，布里淵光纖放大器)。

　　02不同光放大器的工作原理

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　　各類光放大器參數(shù)值的比較：

　　放大器類型

　　原理

　　激勵(lì)方法

　　工作長度

　　噪音特點(diǎn)

　　與光纖耦合

　　與光偏振有關(guān)

　　穩(wěn)定性

　　混合放大器的稀土

　　粒子數(shù)反轉(zhuǎn)

　　光

　　幾米到幾十米

　　好

　　容易

　　無

　　好

　　半導(dǎo)體光放大器

　　粒子數(shù)反轉(zhuǎn)

　　電

　　100um～1mm

　　差

　　很難

　　大

　　差

　　光纖放大器

　　非線性光纖效應(yīng)

　　光

　　數(shù)千米

　　好

　　容易

　　大

　　好

　　SOA定義

　　半導(dǎo)體光放大器(semiconductoropticalamplifier)，簡(jiǎn)稱SOA，是一種以半導(dǎo)體材料為增益介質(zhì)，可以放大或提供外來光子增益的光電子設(shè)備。可用于提高數(shù)據(jù)傳輸功率，擴(kuò)大傳輸距離，在不顯著降低其他光學(xué)指標(biāo)的情況下，放大小信號(hào)光的功率。

　　半導(dǎo)體光放大器(SOA)它由有源區(qū)和無源區(qū)組成。有源區(qū)是一個(gè)增益區(qū)。當(dāng)光信號(hào)通過有源區(qū)時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致這些電子失去能量，以光子的形式回到基狀態(tài)。鼓勵(lì)光子具有與光信號(hào)相同的波長，從而放大光信號(hào)。

　　SOA的工作原理是通過驅(qū)動(dòng)電路將半導(dǎo)體載流子轉(zhuǎn)化為翻轉(zhuǎn)顆粒，從而增加注入光的幅度，保持注入種子光的偏振、線距、頻率等基本物理特性。輸出功率隨著工作電流的增加而成為一定的函數(shù)增長關(guān)系。

　　SOA對(duì)于1310nm波長光傳輸系統(tǒng)尤為重要。1310nm范圍內(nèi)的波長衰減高于1550nm波段，因此迫切需要放大。普通混合光纖放大器(EDFA)不能運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)樗鼤?huì)放大1550nm范圍的信號(hào)，阻擋1310nm的信號(hào)。SOA光放大器用于線路中放大1310波段的光放大設(shè)備。

　　SOA的優(yōu)點(diǎn)：

　　結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，可以充分利用現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光技術(shù)，生產(chǎn)工藝成熟，成本低，使用壽命長，功耗低，易于與其他光設(shè)備集成。增益響應(yīng)相當(dāng)快，適用于交換和信號(hào)處理等光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。它還具有光放大和信號(hào)處理的能力，如開關(guān)功能，用于全光波長轉(zhuǎn)換和光交換。此外，它的工作波段可以覆蓋1.3～1.6/μEDFA或PDFA很難實(shí)現(xiàn)m波段。但是最大的弱點(diǎn)是與光纖的藕合消耗過多，噪音和串?dāng)_較大，容易受到偏振態(tài)(0.5~2db)和環(huán)境溫度的影響，穩(wěn)定性較差。所以SOA光放大設(shè)備在遠(yuǎn)距離通信傳輸中是不合適的。

　　定義EDFA

　　混合光纖放大器使用摻有應(yīng)時(shí)光纖的稀土離子作為增益介質(zhì)，在泵浦光的刺激下放大信號(hào)。放大器的特點(diǎn)主要是由什么稀有元素決定。

　　EDFA鉺(Er)混合光纖放大器1550nm的工作波長

　　PDFA鐠(Pr)混合光纖放大器1300nm的工作波長

　　TDFA銩(Tm)混合光纖放大器1400nm的工作波長

　　混合光纖放大器(Erbium-dopedOpticalFiberAmplifier)，簡(jiǎn)稱EDFA，是光纖通信系統(tǒng)必不可少的設(shè)備，包括摻雜光纖的光纖。(EDF)，泵浦激光器(PUMP-LD，通常選擇980nm或1480nm)，光合路器的幾個(gè)部分。

　　在泵浦光的照射下，摻入光纖處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)，接收光子后產(chǎn)生激光輻射，實(shí)現(xiàn)對(duì)光的放大。

　　與波長相比，1550nm信號(hào)光和波長較短的光波(泵浦光980nm或1480nm)沿著光纖傳輸，泵浦光能向摻入光纖注入高韌性能量，從而激活顆粒，并可通過能級(jí)間的激發(fā)發(fā)射轉(zhuǎn)移到信號(hào)光的能量，從而放大傳輸中的光信號(hào)。

　　EDFA放大過程可以理解為一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程。輸入信號(hào)與泵浦光蓮藕結(jié)合進(jìn)入混合光纖，泵浦光的能量通過混合光纖轉(zhuǎn)移到輸入光信號(hào)中，實(shí)現(xiàn)輸入光信號(hào)的放大。

　　根據(jù)放置位置的不同，EDFA光放大器可分為三類：

　　1、后置放大器BA(BoosterAmplifier)：位置：合波器之后;

　　2、LA中繼放大器(LineAmplifier)：光放大器用于增加無電中繼長度，位置：功率放大器后;

　　3、PA前置放大器(Pre-Amplifier)：用于放大信號(hào)，提高接收器的靈敏度，位置：解波器前。

　　光纖只是介質(zhì)，想象成大水管;不同的波長是不同的信道，想象成大水管中的小水管;如果你想把這些功率放大器作為泵，你只需要記住放置位置。光路衰減意味著水管壓力不夠;噪聲指數(shù)是小管道堵塞的垃圾，越少越好。

　　EDFA的主要優(yōu)點(diǎn)：

　　1、在光纖通信的最佳波段(1500~1600nm)中，工作波長正好落在最佳波段;它的主體是一段光纖(EDF)，與傳送光纖的藕合消耗很小，可達(dá)0.1db;

　　2、大約20~40db的增益;大約20~30dBm的飽和導(dǎo)出光功率。;光偏振狀態(tài)與增益特征無關(guān);

　　3、噪聲指數(shù)小，一般為4~7dB;在多信道傳輸中，隔離度大，無串?dāng)_，適用于波分服用系統(tǒng);

　　4、在1550nm窗口，頻帶寬度為20~40nm，可以進(jìn)行多信道傳輸，有利于增加傳輸容量;

　　5、能量轉(zhuǎn)換效率高，激光工作物質(zhì)集中在光纖芯中，集中在光纖芯中的近軸部分，而信號(hào)光和泵浦光也是近軸部分最強(qiáng)的，使光和物質(zhì)充分發(fā)揮作用;

　　6、增益特性不敏感，首先EDFA增益對(duì)溫度不敏感，增益特性在100℃內(nèi)保持穩(wěn)定，另外，增益與偏振無關(guān);

　　7、所需泵浦光率低，幾十毫瓦，對(duì)數(shù)據(jù)/格式透明，即模擬信號(hào)和模擬信號(hào)可以同時(shí)傳輸?shù)讲ǚ謴?fù)用系統(tǒng)中，高速信號(hào)和低速信號(hào)可以在不改變線路的情況下同時(shí)傳輸。系統(tǒng)更新成本低。