光放大器

中文名稱：光放大器英文名稱：optical amplifier;OA定義：能在保持光信號特徵不變的條件下，增加光信號功率的有源設備。套用學科：通信科技（一級學科）；光纖傳輸與接入（二級學科）。

光放大器能直接放大光信號，無需轉化成電信號，對信號的格式和速率具有高度的透明性，使得整個光纖通信傳輸系統更加簡單和靈活。它的出現和實用化在光纖通信中引起了一場革命。目前成功研製出來的光放大器有半導體光放大器和光纖放大器兩大類。每一類又有不同的套用結構和形式。

半導體光放大器(SOA)

一、SOA的結構

SOA的結構

二、SOA的性能

G:~30dB;
lD:~30nm;
l:1.3μm,1.55μm;
可實現增益兼開關功能Fn:~4dB.
三、SOA的特點
1、可放大任意波長
2、體積小
3、結構較為簡單
4、功耗低
5、壽命長
6、易於同其它光器件和電路集成
7、成本低
8、可實現增益兼開關功能Fn:~4dB.

光纖喇曼放大器(FRA)

光纖喇曼放大器(FRA)

利用強泵浦光使光纖產生非線性效應受激喇曼散射(SRS),信號光與泵浦光沿光纖一起傳輸時光功率將由泵浦光轉移到信號光,使信號光放大.
喇曼放大器也有多種泵浦型式

一、FRA放大原理

FRA放大原理

二、FRA種類
分散式 1、利用傳輸光纖(數公里)2、接收端有時需用濾波器3、主要用於放大EDFA不能放大的特殊波長
分立式 1、利用高摻鍺光纖提高效率2、多用後向泵浦型3、可用多泵浦實現寬頻放大4、可與EDFA結合構成混合放大器
三、FRA的特點(與EDFA相比)
可放大任意波長(取決於泵浦波長)
可利用傳輸光纖
可用多泵浦實現寬頻放大
缺點:
要求泵浦功率大
增益較小
增益譜平坦度較差
噪聲較大

摻鉺光纖放大器(EDFA）

一、EDFA的結構
（1）前向泵浦型（易於實現，易飽和，噪聲大.）

前向泵浦型EDFA

（2）反向泵浦型（不易飽和，噪聲較低)

反向泵浦型EDFA

(3)雙向泵浦型（增益大，不易飽和）

雙向泵浦型EDFA

EDFA的輸入/輸出關係

EDFA的輸入/輸出關係

雙向泵源EDFA的增益與噪聲性能

雙向泵源EDFA的增益與噪聲性能

二、EDFA的性能
增益G:30~40dB
增益波長:1528nm~1560nm
噪聲係數:Fn:~4dB
飽和輸出功率:Ps:~10dBm
三、EDFA的特點
1、工作波長與光纖最小損耗視窗一致
2、增益高，噪聲低，輸出功率大
3、增益特性穩定：EDFA增益對溫度不敏感
4、與fb無關.
5、與信道數無關
6、可級聯
7、不積累抖動

四、套用
1、高速系統中功率放大，中繼，接收預放

高速系統中功率放大，中繼，接收預放

2、DWDM系統，OTDM系統，光孤子系統等

DWDM系統

總結

目前EDFA在長途骨幹網、城域網和CATV網路中發揮著關鍵性作用，但EDFA存在級聯噪聲過大和增益頻寬受限等弱點。與EDFA相比，FRA具有增益頻寬寬、能在全波範圍內進行光放大以及有效噪聲低等優點，特別適合超長距離傳輸和海底光纜通信，但FRA對泵浦源要求苛刻，其商用化受限，隨著瓦級的泵浦雷射器小型化、商用化，FRA與局部平坦的EDFA配合使用不僅可以實現平坦寬頻放大，而且可以有效地抑制系統的非線性與色散等，在未來的光纖通信系統中，FRA＋EDFA將是光放大技術的主流。