光纖放大器是什么?

　　光纖放大器，(OpticalFiberAmplifier，以下簡稱“OFA)，它是一種全光放大器，用于光纖通信線路，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大。

　　當(dāng)前，光放大器技術(shù)主要有三種：混合稀土光放大器(如混合光纖放大器EDFA)、PDFA混合光纖放大器、NDFA等。混合光纖放大器等);SOA半導(dǎo)體光放大器;非線性光放大器(如拉曼放大器FRA)、布里淵放大器等。三種類型的光纖放大器的性能比較如下表。

　　光放大器的主流是摻合光纖放大器。(EDFA)，采用980nm和1480nm抽運(yùn)作為抽運(yùn)燈源，以摻合光纖為增益介質(zhì)，使離子Er3粒數(shù)反轉(zhuǎn)，信號(hào)光入射使亞穩(wěn)態(tài)Er3顆粒受激輻射，產(chǎn)生信號(hào)放大，在1525-1565nm有較寬的發(fā)射峰值。EDFA適用于C波段和L波段，可以同時(shí)放大多個(gè)波長，即信道。EDFA因其速度透明、增益大、帶寬大、噪音低、功率大等特點(diǎn)，成為光通信低損耗窗口的理想光放大器。從應(yīng)用來看，EDFA可分為單波長和多波長。近年來，微型和陣型EDFA已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。

　　現(xiàn)在，EDFAEr3離子體4f電子躍遷特性，摻合光纖的增益帶寬只能覆蓋C波段(1530)～1565nm和L波段(1565nm)～1605nm)。拉曼放大器FRA具有較寬的增益帶寬，但需要極高的抽吸功率，而且其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使得實(shí)際應(yīng)用比較困難。所以，近幾年來，研究人員一直致力于開發(fā)新型寬帶增益光纖。

　　光纖放大器不僅可以根據(jù)其性能分為以上三類，還可以根據(jù)其在光纖線路中的位置和功能分為中繼放大、外部放大和功率放大。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光放大器相比，OFA可以直接放大信號(hào)，具有良好的“透明度”，特別適用于遠(yuǎn)程光通信的中繼放大，無需經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換、信號(hào)再生等復(fù)雜過程。

　　纖維放大器存在的問題

　　光放大器(尤其是EDFA)雖然有很多突出的優(yōu)點(diǎn)，但目前也存在一些問題。除了附加噪聲降低信號(hào)SNR外，還有一些其他缺點(diǎn)，如放大器帶寬內(nèi)增益譜不均勻，影響多信道放大性能;ASE噪聲、光纖色散和非線性效應(yīng)的影響會(huì)在光放大器級(jí)聯(lián)應(yīng)用中積累。這些問題必須在應(yīng)用和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中反復(fù)考慮。

　　光纖放大器主要用于光纖通信

　　光纖放大器廣泛應(yīng)用于光纖通信、消費(fèi)電子產(chǎn)品、供電系統(tǒng)、商業(yè)廣告、醫(yī)療和生命科學(xué)等領(lǐng)域。近年來，隨著信息和通信技術(shù)的快速發(fā)展，光纖放大器的研發(fā)進(jìn)一步擴(kuò)大了增益帶寬，將光纖通信系統(tǒng)推向了高速、大空間和長距離。由于光纖放大器的獨(dú)特性能，它廣泛應(yīng)用于DWDM傳輸系統(tǒng)、光纖CATV和光纖接入網(wǎng)絡(luò)。

　　在光纖通信系統(tǒng)中，光放大器不僅可以作為發(fā)送機(jī)的功率增加放大器來增加發(fā)送功率，還可以作為接收器的前置放大器來增強(qiáng)接收靈敏度，還可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光-電-光中繼器來增加傳輸距離，實(shí)現(xiàn)全光通信。光放大器不僅可以用于遠(yuǎn)程干線系統(tǒng)，還可以用于光纖分配網(wǎng)，尤其是在WDM系統(tǒng)中，可以同時(shí)放大多信道。

　　國外光纖放大器-快速發(fā)展起步

　　自1985年英國南漢普頓大學(xué)首次開發(fā)混合光纖放大器EDFA以來，海外光纖放大器發(fā)展迅速。FiberLabs是海外一家致力于光纖放大器生產(chǎn)和研發(fā)的公司、Thorlabs、Teleste、NKTPhotonics、AdValuePhotonics、Crystech、Optilab、MWTechnologies、MenloSystems、Fibercore等。

　　在光纖通信、光學(xué)傳感、生物醫(yī)學(xué)光學(xué)等方面，日本FiberLabs致力于開發(fā)廣泛應(yīng)用的光學(xué)設(shè)備。產(chǎn)品包括全波段光纖放大器，ASE、SLD、LED光源，以及氯化物夾雜光纖等技術(shù)產(chǎn)品。

　　美國Thorlabs是一家光子公司，生產(chǎn)和運(yùn)營光學(xué)機(jī)械、光學(xué)和光電器件和設(shè)備。與半導(dǎo)體放大器相比，它開發(fā)的混合光纖放大器PDFA采用獨(dú)特的氯化物光纖生產(chǎn)。其關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是輸出功率更高，信號(hào)失真更小。

　　由微結(jié)構(gòu)特種光纖供應(yīng)商CrystalFibre和超窄線距光纖激光器制造商Koheras合并而成立的NKTPhotonics公司。NKTPhotonics致力于工業(yè)級(jí)特殊微結(jié)構(gòu)光纖(光子晶體光纖)的研發(fā)和制造。、大功率光纖放大器，超持續(xù)白光源，超窄線距DFB光纖激光器等。

　　國內(nèi)光纖放大器-后起之秀。

　　光纖放大器是光纖通信網(wǎng)絡(luò)的核心部件。雖然目前我國無線通信系統(tǒng)(4G)、5G已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但有線光纖通信系統(tǒng)仍然是國家金融、保密、國防等極其重要和安全的主要手段。