“光放大器就是放大光信號。在此之前，傳輸信號的放大主要是為了實現(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，光信號放大就可以直接實現(xiàn)。光放大器的出現(xiàn)可以看作是光纖通信發(fā)展史上的一個重要里程碑，極大地促進了光復用技術(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、半導體光放大器采用半導體制造。(SOA);
3、非線性光纖放大器采用光纖非線性效應制成。(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
激勵方法
工作長度
噪音特點
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
光
數(shù)千米
好
容易
大
好
SOA定義
半導體光放大器(semiconductoropticalamplifier)，簡稱SOA，是一種以半導體材料為增益介質(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，擴大傳輸距離，在不顯著降低其他光學指標的情況下，放大小信號光的功率。
半導體光放大器(SOA)它由有源區(qū)和無源區(qū)組成。有源區(qū)是一個增益區(qū)。當光信號通過有源區(qū)時，它會導致這些電子失去能量，以光子的形式回到基狀態(tài)。鼓勵光子具有與光信號相同的波長，從而放大光信號。
SOA的工作原理是通過驅(qū)動電路將半導體載流子轉(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)不能運轉(zhuǎn)，因為它會放大1550nm范圍的信號，阻擋1310nm的信號。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：
結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，可以充分利用現(xiàn)有的半導體激光技術(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。增益響應相當快，適用于交換和信號處理等光網(wǎng)絡(luò)應用。它還具有光放大和信號處理的能力，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很難實現(xiàn)m波段。但是最大的弱點是與光纖的藕合消耗過多，噪音和串擾較大，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時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。放大器的特點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，實現(xiàn)對光的放大。
與波長相比，1550nm信號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，并可通過能級間的激發(fā)發(fā)射轉(zhuǎn)移到信號光的能量，從而放大傳輸中的光信號。
EDFA放大過程可以理解為一個能量轉(zhuǎn)換過程。輸入信號與泵浦光蓮藕結(jié)合進入混合光纖，泵浦光的能量通過混合光纖轉(zhuǎn)移到輸入光信號中，實現(xiàn)輸入光信號的放大。
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，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：
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0.1db;
2、大約20~40db的增益;大約20~30dBm的飽和導出光功率。;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，無串擾，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，而信號光和泵浦光也是近軸部分最強的，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，對數(shù)據(jù)/格式透明，即模擬信號和模擬信號可以同時傳輸?shù)讲ǚ謴陀孟到y(tǒng)中，高速信號和低速信號可以在不改變線路的情況下同時傳輸。系統(tǒng)更新成本低。
