简述光放大器的分类

epion光纤放大器说明书一、什么是光纤放大器光纤放大器（OpTIcalFiberAmplifier，简写OFA）是指运用于光纤通信线路中，实现信号放大的一种新型全光放大器。

根据它在光纤线路中的位置和作用，一般分为中继放大、前置放大和功率放大三种。

同传统的半导体激光放大器（SOA）相比较，OFA不需要经过光电转换、电光转换和信号再生等复杂过程，可直接对信号进行全光放大，具有很好的“透明性”，特别适用于长途光通信的中继放大。

可以说，OFA为实现全光通信奠定了一项技术基础。

光纤放大器的调节方法_光纤放大器的作用及原理二、光纤放大器分类光纤放大器是可以将信号进行放大的一种新型全光放大器，根据它在光纤线路中的位置以及作用，一般可以分为中继放大、前置放大和功率放大三种。

同传统的半导体激光放大器相比较，OFA不需要经过光电转换、电光转换和信号再生等复杂过程，可直接对信号进行全光放大，具有很好的“透明性”，特别适用于长途光通信的中继放大。

光纤放大器的调节方法_光纤放大器的作用及原理三、光纤放大器原理光纤放大器技术就是在光纤的纤芯中掺入能产生激光的稀土元素，通过激光器提供的直流光激励，使通过的光信号得到放大。

传统的光纤传输系统是采用光—电—光再生中继器，这种中继设备影响系统的稳定性和可靠性，为去掉上述转换过程，直接在光路上对信号进行放大传输，就要用一个全光传输型中继器来代替这种再生中继器。

在掺铒光纤中注入足够强的泵浦光，就可以将大部分处于基态的Er3+离子抽运到激发态，处于激发态的Er3+离子又迅速无辐射地转移到亚稳态。

由于Er3+离子在亚稳态能级上寿命较长，因此很容易在亚稳态与基态之间形成粒子数反转。

当信号光子通过掺铒光纤时，与处于亚稳态的Er3+离子相互作用发生受激辐射效应，产生大量与自身完全相同的光子，这时通过掺铒光纤传输的信号光子迅速增多，产生信号放大作用。

Er3+离子处于亚稳态时，除了发生受激辐射和受激吸收以外，还要产生自发辐射（ASE），它造成EDFA的噪声。

对几类放大器的认识在DWDM系统中，特别是超远距离的传输中，由于不可避免的存在光纤信号功率的损失和衰减，所以补偿是必要的。

现在常用的放大器有掺铒光纤放大器（EDFA）,拉曼放大器（FRA），半导体激光放大器（SOA），光纤参量放大器（OPA）。

现就这几类放大器的工作原理和特殊情况做一下说明。

1）掺铒光纤放大器（EDFA）EDFA（Erbiur Doped Fiber Amplifer）是光纤放大器中具有代表性的一种。

由于EDFA 工作波长为1550nm，与光纤的低损耗波段一致且其技术已比较成熟，所以得到广泛应用。

掺铒光纤是EDFA的核心原件，它以石英光纤作基质材料，并在其纤芯中掺入一定比例的稀土原素铒离子（Er3+）。

当一定的泵浦光注入到掺铒光纤中时，Er3+从低能级被激发到高能级，由于Er3+在高能级上寿命很短，很快以非辐射跃迁形式到较高能级上，并在该能级和低能级间形成粒子数反转分布。

由于这两个能级之间的能量差正好等于1550nm光子的能量，所以只能发生1550nm光的受激辐射，也只能放大1550nm的光信号。

EDFA的组成：工作原理图：那么，EDFA的输出公路车是如何控制的呢？一般来说,EDFA的输出功率与输入信号光强度，铒纤的长度以及泵浦光的强度。

在EDFA使用的过程中，一般要控制好EDFA的平坦增益，那么不平坦的增益和平坦增益有什么区别呢？平坦的输出增益会使EDFA放大的输出功率得到一个稳定的信号增益。

如何控制增益？增益的控制室有2种选择的，一种是掺金属元素，另外一种是GFF定制，所谓的掺金属元素是值得是掺杂金属铝元素。

有上图可以知道，掺铝的金属元素的EDFA在增益的控制上明显要比不掺铝的EDFA平坦的多。

需要注意的是：EDFA在放大信号的同时也放大了噪声，而噪声主要来自EDFA的自身受激辐射，是主要的噪声源，也是系统OSNR劣化的主要原因。

放大器产生的自发辐射噪声功率为：PASE = -58 + NF + G （dBm）其中NF为光放大器噪声系数（dB）、G为光放大器的增益（dB）除了放大功率之外，还有几个量也是EDFA中比较重要的，了解他们，有助于在EDFA 故障中的维护定位：作电流：也称作偏置电流，其决定着放大板的输出光功率。

光纤通信系统中的光学放大器技术随着社会的迅速发展，通信技术也得到了长足的进步。

人们对于通信设备的要求越来越高，这也推动了通信技术的不断创新。

光纤通信作为一种高速传输信息的方式，已经成为现代通信领域的主流技术。

光学放大器作为光纤通信系统中的重要组成部分，在信号的传输过程中起到了非常重要的作用。

本文将从光学放大器的概念、分类和优缺点等方面来介绍其在光纤通信系统中的技术应用。

一、光学放大器的概念光学放大器是一种能够对光信号进行放大、增强的设备。

其主要原理是利用有源介质中的受激发射现象来实现信号的放大。

具体来讲，在有源介质中激发出一束光后，光子会与介质中的原子相互作用，使原子激发，从而发射出相干光子。

放大器中的反馈机制会将这些相干光反射回介质中，继续激发更多的光子，以此实现信号的放大。

二、光学放大器的分类依据原理和结构的不同，光学放大器可分为半导体放大器和光纤放大器两种。

1. 半导体放大器半导体放大器是一种利用半导体材料发光的装置，其主要种类有激光二极管放大器(LDFA)、光纤薄膜放大器(TFPA)和半导体光放大器(SOA)等。

相比于光纤放大器，半导体放大器具有功率消耗小、响应速度快等优点，并且成本更低。

但由于其本身光放大过程中存在自发辐射噪声，因此在信号传输距离较远的情况下，半导体放大器存在着一定的应用局限性。

2. 光纤放大器光纤放大器是一种利用光纤作为增益介质的装置，其主要种类有掺铒光纤放大器(EDFA)、掺镱光纤放大器(YDFA)和掺铽光纤放大器(TDFA)等。

光纤放大器具有增益带宽宽、光子噪声低等优点，并且适用于光信号传输距离较长的应用场景。

但是，光纤放大器需要输入足够的激励光功率，因此在一些应用场景下可能需要使用引入光源，这会增加系统的复杂度和成本。

三、光学放大器的优缺点光学放大器不仅在光纤通信系统中有着广泛的应用，同时也在光纤传感和光学凝聚领域等方向展现出了其巨大潜力。

但是，光学放大器在实际应用过程中也存在着一些优缺点。

WDM系统中光放大器的性能介绍作者：贺伟来源：《科技资讯》 2011年第26期摘要：本文将介绍光放大器的基本性能，较仔细地介绍了三种光放大器，包括掺铒光纤放大器（EDFA）、半导体光放大器（SOA）、拉曼光纤放大器的基本原理和优缺点。

关键词：WDM系统光放大器性能中图分类号：TN919 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)09(b)-0000-001 光放大器概述我们知道光纤有一定的衰耗，光信号尤其是光WDM(wavelength-division multiplex光波分复用)信号沿光纤传播将会衰减，传输距离受衰减的制约。

因此，为了使光信号特别是光WDM信号传得更远，我们必须在中途对光进行放大。

传统的增强光信号的方法是使用再生器。

但是，这种方法存在许多缺点。

随着光通信技术的发展，尤其是光WDM的进步，我们有了一种直接光放大技术－－光放大器。

1.1 光放大器的特点光放大器的工作不需要转换光信号到电信号，放大后再转回光信号，它是直接对光进行放大。

这个特性导致光放大器比再生器有两大优势。

第一，光放大器支持任何比特率和信号格式；第二，光放大器不仅支持单个信号波长放大－－像再生器，而且支持多个波长信号（光WDM）的光信号放大。

1.2 光放大器的分类现在主要有两种类型的光放大器：半导体光放大器（SOA）和光纤放大器（OFA）。

半导体光放大器利用半导体材料固有的受激辐射放大机制，实现光放大，其原理和结构与半导体激光器相似。

光纤放大器与半导体放大器不同，光纤放大器的活性介质（或称增益介质）是一段特殊的光纤或传输光纤，并且和泵浦激光器相连，当信号光通过这一段光纤时，信号光被放大。

光纤放大器又可以分为掺稀土离子光纤放大器（Rare Earth Ion Doped Fiber Amplifier）和非线性光纤放大器。

1.3 光放大器的主要性能参数光放大器是一个模拟器件，所以它的性能参数都是模拟参数。

光放大器的原理及应用引言光放大器是一种能够将输入的光信号放大的设备，在光通信系统中起到了极为重要的作用。

本文将介绍光放大器的原理、分类以及在光通信、光传感和激光器中的应用情况。

光放大器的原理光放大器的原理基于光学放大效应，即通过激光的受激辐射过程来实现对输入光信号的放大。

光放大器的核心组件是光纤或半导体材料，其具有较高的非线性光学系数和增益特性。

当输入的光信号通过光放大器时，光与激活器件中的活动粒子相互作用，从而激发更多的光子并放大输入信号。

光放大器的分类根据放大介质的不同，光放大器可分为掺铒光纤放大器、掺铒光泵浦半导体放大器和掺铒光纤光放大器等几种类型。

掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器是其中最常见的一种类型。

它采用掺杂有铒离子的光纤作为放大介质，并通过泵浦光源激发铒离子的能级跃迁来实现光信号的放大。

掺铒光纤放大器具有宽带宽、低噪声和高增益等优点，广泛应用于光纤通信系统中。

掺铒光泵浦半导体放大器掺铒光泵浦半导体放大器是一种使用高功率半导体激光器作为泵浦源的光放大器。

它采用掺杂有铒离子的半导体材料作为放大介质，并通过泵浦光激活铒离子实现光信号的放大。

掺铒光泵浦半导体放大器具有响应速度快、低功耗和体积小等优势，被广泛应用于光纤通信、光传感和光学信息处理等领域。

掺铒光纤光放大器掺铒光纤光放大器是一种将掺铒光纤作为放大介质的光放大器。

掺铒光纤光放大器通过泵浦光源激活铒离子，实现对输入光信号的放大。

与其他类型的光放大器相比，掺铒光纤光放大器具有高增益、低噪声和宽带宽等优势。

光放大器在光通信中的应用光放大器作为光通信系统中的关键部件之一，被广泛应用于光纤通信系统中，主要用于提升光信号在光纤中的传输距离和减小光信号的衰减。

光放大器的主要应用场景包括： - 光纤通信系统：光放大器在光纤通信系统中用于放大光信号，从而提高信号质量和传输距离。

- 光纤传感系统：光放大器在光纤传感系统中用于增强光信号，提高传感器的灵敏度和测量精度。

光电放大器分类及应用实例光电放大器是一种能够将输入光信号转化为强电信号输出的放大设备。

根据其不同的原理和结构，光电放大器可以分为以下几种分类：1. 光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）：光电倍增管是最早被开发和广泛使用的光电放大器之一。

它由光电阴极、多级倍增极和收集极构成。

当入射光线击中光电阴极时，会产生一系列的二次电子（多级倍增极）并通过电场加速后被收集极收集，从而实现光电转换和电流放大。

2. 硅光电倍增器（SiPM）：硅光电倍增器是一种基于硅材料的光电放大器。

它由一系列微小的单光电子级联组成，能够实现高增益、低暗计数、高时间分辨率等特点。

硅光电倍增器在医学成像、核物理实验等领域有着广泛的应用。

3. 探测器阵列：探测器阵列是由多个单元探测器组成的阵列结构。

每个单元探测器都有自己的光电放大功能，可以同时对多个通道的光信号进行放大和转换。

探测器阵列广泛应用于光纤通信、光谱测量、光学显微镜等领域。

4. 可调增益光纤放大器（EDFA）：可调增益光纤放大器是一种利用掺铒双折射光纤放大光信号的器件。

它能够在不引入明显附加噪声的情况下实现高增益、宽带宽放大，广泛应用于光纤通信、光传感等领域。

5. 光电探测器：光电探测器是一种直接将光信号转换为电信号的器件。

常见的光电探测器有光电二极管（Photodiode）、光导电池（Photoconductive Cell）等。

光电探测器通常具有高灵敏度、快速响应、低噪声等特点，广泛应用于光通信、光测量、光谱分析等领域。

光电放大器具有广泛的应用领域。

以下是一些典型的应用实例：1. 光通信：光电放大器在光通信系统中起着关键的作用。

它们能够对输入的弱光信号进行放大，提高信号传输的可靠性和距离。

光电倍增器、可调增益光纤放大器等光电放大器广泛应用于光纤通信系统的接收机、中继站、光纤放大器等部件中。

2. 光谱分析：光电放大器在光谱分析领域中被广泛应用。

通过将光信号转换为电信号并进行放大处理，可以获得更高的信噪比和更精确的测量结果。

光放大器基本介绍光放大器是一种能够将光信号放大的设备，它主要由光纤、泵浦光源、控制电路和放大段组成。

光放大器的原理是利用了稀土离子的能级结构，通过泵浦光源的能量输入，使光与稀土离子发生相互作用，从而实现光信号的放大。

光放大器具有许多优点，如高增益、宽带宽、低噪声、高饱和输出功率等，因此被广泛应用于光通信、激光雷达、光纤传感等领域。

光放大器主要有掺铒光纤放大器（EDFA）和掺铥光纤放大器（TDFA）两种。

其中，EDFA是目前应用最广泛的光放大器，它能够在通信波段实现高增益和低噪声的放大，适用于光纤传输和光放大器的级联应用。

而TDFA则适用于特定的波段，如光通信中的波分复用系统和光纤传感系统。

在光放大器的工作中，泵浦光源是十分重要的部分，它可以提供能量来激发稀土离子的激发态。

常用的泵浦光源包括半导体激光二极管、激光二极管阵列和泵浦激光器等。

这些泵浦光源能够提供连续的激发光，使稀土离子能够保持在激发态，从而实现对光信号的放大。

光放大器的放大段是其中最关键的部分，它由掺杂了稀土离子的光纤组成。

掺铱光纤放大器使用掺铥光纤，而掺铒光纤放大器则使用掺铒光纤。

这些稀土离子能够在光纤中与入射的光信号发生相互作用，从而实现对光信号的放大。

放大段的长度和掺杂浓度是影响光放大器性能的重要参数，通过调节这些参数可以实现不同的放大效果。

控制电路是光放大器中的一个重要组成部分，它可以控制光放大器的工作状态和性能。

通过控制电路，可以实现对光放大器的增益、输出功率和频率响应等参数的调节。

除此之外，控制电路还可以监测光放大器的工作状态，如温度、光功率和功率波动等，从而提高光放大器的稳定性和可靠性。

光放大器在光通信领域有重要的应用。

由于光放大器具有高增益和宽带宽的特点，它可以在光纤传输中实现长距离的信号传输，有效地解决光纤传输中的衰减问题。

此外，光放大器还可以实现波分复用系统中的波长转换和波长选择，从而提高光通信系统的传输能力和灵活性。

光放大器原理分类及特点光放大器是光通信系统中的重要设备，用于放大光信号以提高信号传输范围和质量。

根据其原理和工作特点，光放大器可以分为4大类：掺铥光纤放大器、掺镱光纤放大器、掺铒光纤放大器和半导体光放大器。

以下是对这4类光放大器的原理分类和特点的详细描述：1.掺铥光纤放大器（EDFA）掺铥光纤放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier）是一种利用掺铥光纤实现信号放大的技术。

其工作原理是将铥（Thulium）离子引入到光纤中的硅酸盐或氟化物基质中，然后通过泵浦光的作用，使铥离子激发能级跃迁，进而引发光放大效应。

掺铥光纤放大器的特点如下：-宽带放大：EDFA非常适合放大光通信系统中的WDM（波分复用）信号，可以实现对多个波长信号的同时放大。

-高增益：EDFA具有高增益特性，可以在几角度到几十角度范围内放大光信号。

-低噪声：与其他光放大器相比，EDFA的噪声水平较低，可以提供清晰的信号放大效果。

-高饱和功率：掺铥光纤放大器的饱和功率较高，能够提供更大的输出功率。

2.掺镱光纤放大器（TDFA）掺镱光纤放大器（Thulium Doped Fiber Amplifier）利用掺镱光纤实现放大功能。

镱离子的能级结构能够提供在中红外波段（2-6μm）上进行放大的能力。

掺镱光纤放大器的特点如下：-高增益：TDFA在2-6μm波段都能提供很高的增益，可以对波长范围内的信号进行放大。

-扩展带宽：镱离子的能级结构适用于该频段的信号放大，可以满足更广泛的应用需求。

-较低饱和功率：相比于其他掺镱材料，掺镱光纤放大器的饱和功率较低，但仍足够满足不同应用的需求。

3.掺铒光纤放大器（EDFA）掺铒光纤放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier）是一种利用掺铒光纤实现信号放大的技术，也是目前应用最广泛的光纤放大器之一、其工作原理是通过掺杂在光纤中的铒离子实现信号放大。

掺铒光纤放大器的特点如下：- 适用于C波段和L波段：EDFA的工作波长范围涵盖了C波段（1530-1565nm）和L波段（1565-1625nm），可以广泛应用于光通信系统中。

光纤放大器的原理光纤放大器（OpticalFiberAmplifier，OFA）是一种利用光纤作为传输介质的光学器件，具有放大光信号的功能，是光通信中不可或缺的技术之一。

光纤放大器的出现，极大地提高了光通信的传输距离和传输质量，成为现代通信领域的重要组成部分。

本文将介绍光纤放大器的原理、分类、工作方式及其应用领域。

一、光纤放大器的原理光纤放大器是利用光纤中的掺杂物，将泵浦光能量传递给掺杂物，使其激发并放出光子，从而放大光信号的器件。

光纤放大器的核心部分是掺杂有掺杂物的光纤。

掺杂物一般是稀土元素，如铒、钪、铽等。

这些元素在光纤中的掺杂浓度很小，一般为几百分之一到几千分之一。

当泵浦光照射到掺杂光纤中时，光子的能量被传递给掺杂物。

掺杂物的电子被激发，从低能级跃迁到高能级，释放出一定能量的光子，即受激辐射。

这些光子与原来的光子发生叠加，使得光信号得以放大。

放大的光信号沿着光纤传输，直到到达接收器。

二、光纤放大器的分类根据掺杂光纤的类型，光纤放大器可以分为掺铒光纤放大器、掺钪光纤放大器、掺铽光纤放大器等。

其中，掺铒光纤放大器应用最为广泛。

掺铒光纤放大器的掺杂光纤中掺入铒元素，泵浦光源一般是980nm或1480nm的半导体激光器。

掺铒光纤放大器可以放大1300nm和1550nm波长范围内的光信号。

根据工作方式，光纤放大器可以分为受激辐射放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier，EDFA）、拉曼放大器（Raman Amplifier）、半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier，SOA）等。

其中，EDFA应用最为广泛。

EDFA是一种受激辐射放大器，具有高增益、低噪声、宽带宽等优点。

三、光纤放大器的工作方式光纤放大器的工作方式与半导体激光器类似，都是通过泵浦光源将能量传递给掺杂物，使其激发并放出光子。

但是，光纤放大器的泵浦光源功率要比半导体激光器功率低得多，一般在几十毫瓦到几瓦之间。

几种光放大器的比较一、引言光纤放大器的研制成功是光纤通信史上的一个重要里程碑，是新一代光纤通信系统中不可缺少的关键技术，它解决了衰减对光网络传输距离的限制，又开创了1550nm波段的波分复用系统。

从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用(WDM)、密集波分复用(DWDM)、全光网络传输等成为现实，自从1987年第一台EDFA光纤放大器开发成功以来，光纤放大器在光通信系统中应用越来越广泛。

目前光纤放大器要有三类：掺稀土类光放大器(如EDFA，PDFA，TDFA等)、半导体光纤放大器(SOA、非线性效应光放大器(如喇曼光纤放大器．布里渊光纤放大器等)。

二、掺铒光纤放大器（EDFA）掺铒光纤放大器（EDFA）是目前应用最为广泛的光纤放大器，主要由掺饵光纤（EDF）、泵浦光源、光耦合器、光隔离器．光滤波器等组成，如图1所示。

掺铒为增益介质，光耦合器的作用是把输入光信号和泵浦光耦合进掺铒光纤，通过掺铒光纤的作用把泵浦光的能量转移到输入光信号中，实现光信号的能量放大。

光隔离器的作用是抑制反射光，保证光放大器工作稳定。

光滤波器的作用是滤除铒离子由于自发辐射产生的噪声（ASE）。

光信号图一EDFA的基本组成光信号信号输出图二、双级EDFA结构其工作原理是利用波长为980nm或1480nm的泵浦光源，使饵离子Er3+粒子数反转，信号光入射使亚稳态Er3+粒子受激辐射，产生信号放大。

EDFA的结构现已发展成很多类型，由单级结构发展到双级和多级结构（如图二为双级结构），多级结构主要应用于中级接入，目的是实现监控、OADM、DCM等功能。

EDFA的优点是：1)通常工作在1530—l565nm光纤损耗最低的窗口；2)增益高，通常为10―35dB；且在较宽的波段内提供较为平坦的增益，3)噪声系数较低，980nm泵浦为3.2—3.4 dB，接近3 dB的量子极限，1480nm泵浦, 噪声系数通常为4－8 dB，各个信道间的串扰极小，可级联多个放大器；4)与线路耦合损耗小（小于1dB ）；5)具有透明性，放大特性与系统比特率、信号格式和编码无关；6)成本低，与再生电路相比，EDFA具有较大的成本优势。

光放大器的名称和特点光放大器是一种有效的光学系统，是用来放大光信号的，从而提高信号的功率、范围和信噪比。

它被广泛应用于微波通信系统、光学网络、宽带传输系统、机载光学系统以及激光技术应用中。

光放大器有各种各样的类型，如常见的有光纤放大器、半导体放大器、光纤放大器、激光器放大器、光固体放大器等。

每种类型的光放大器都具有独特的特点，需要根据具体应用场景进行选择。

1、光纤放大器光纤放大器是一种将输入光信号放大到给定功率的有效设备。

它可以采用多种类型的光源，如发光二极管（LED）、半导体激光器（SLED）、半导体激光器（SLD）和半导体激光异质结（DHMLED）等。

光纤放大器在光纤传输系统中可以增加光的射程、提高信号质量和稳定性。

2、半导体放大器半导体放大器是一种通过控制半导体材料来放大光信号的放大器。

它采用半导体元件，如发光二极管（LED）、半导体激光器（SLED）、半导体激光器（SLD）和半导体激光异质结（DHMLED），放大光信号的强度和范围，从而满足多种应用场景的需求。

3、光纤放大器光纤放大器是一种基于光纤通信系统的信号放大器，主要应用在LAN、数据传输网络、光纤抗干扰系统等中。

它能够将输入的光信号放大到给定范围内，改善信号质量，提高系统可靠性。

4、激光器放大器激光器放大器是一种用于激光器的信号放大器，采用激光器将输入信号放大，提高激光器的输出功率。

它主要用于激光技术的研究，具有放大准确、放大比高、输出噪声小等特点，是激光器应用最常用的信号放大器。

5、光固体放大器光固体放大器是一种新型的光学放大器，其主要功能是放大输入光信号，提高输出功率，通过控制光纤或其他介质中的光纤放大器。

光固体放大器具有放大比高、输出噪声小、放大系数稳定等特点，在光纤和射频通信系统中都有广泛应用。

通过以上介绍，我们可以得知，光放大器是一种非常有效的光学系统，它可以放大输入的光信号，提高信号的功率、范围和信噪比，满足多种应用场景的需求。

光放大器的分类,特性和应用2000年9月第3期现代有线传输一光放大器的分类,特性和应用李永武/7(信息产业部北京邮屯鼋北京100035)●【摘要】本文对目前处于商用阶段和宴验室阶段的光放大器的分类进行说明并简要丹绍各种光放大器的特性和应用.关键词:光放大器分类1概述近年来,掺铒光纤放大器(EDFA)技术迅速成熟.带动了多种新型的光纤放大器走向市场化.同时也刺激了多种光纤或非光纤型的光放大器在实验室中的研制开发.ITUT,IEC等国际标准组织正在对各种光放大器(OA)的特性和应用等进行标准化,ITUTSG15已经制定了关于oA的G.661,G662,G663建议,但主要是关于EDFA的建议.随着各种OA技术的成熟和市场的需求.还将制定一些新的建议或对已有的建议进行补充修改.本文将介绍对商用的和仍处于实验室阶段的光放大器的科学的分类,便于区分各种光放大器的特点同时对各种光放大器的特性进行简要的描述,重点介绍其属性,性能和应用.通常.光纤放大器可以按其荧光搀杂物和光纤主体来进行分类.本文介绍的是根据搀杂物来分类的方法.例如:目前市场上使用最多的是掺铒光纤放大器(EDFA),同时铒也可以搀杂在其他光纤主体中,氟和碲也可搀杂或联合搀杂在硅光纤中.随着铒通带的传输容量迅速饱和,人们更热哀于寻找其他类型的光纤主体,可以提供铒通带外的光增益.这些新型的光纤放大器与EDFA共同使用,将提供l50 nm到200nm范围内的低损耗通带,以利于未来的高速大容量的传输系统.收稿日期t2000—08～2z—-20——所有的光纤放大器都需要用泵浦源使光子受激辐射,但半导体光放大器是采用电流注入到不同注人方式的半导体复合物中而使光子受激辐射.其他非基于光纤主体的光放大器.例如掺硅的平坦波导和搀杂聚合物的平坦波导也已经取得了很好的进展,达到了实用的水平基于上述技术的新产品已经开始出现,并使用了诸如POW A,PWOA,和EDWA等缩写词,在本文的光放大器分类表中将列出这些新的缩写词.毫无疑问,今后将有其他新型的光放大器和新的缩写词出现在分类表的清单里.2光放大器的分类和缩写r—OFA()^——一L-0WGA一+EI)FAL+EYDFA一一PDFAL?1DFAS()AL,EDWA—DSFA———...L—一I~)FFAL—ED1FAEYDSF^PDFFA1uFF^第3期李永武:光放大器的分类,特性和应用其中:OA(OpticalAmplifier):光放大器0FA(OpticalFibreAmplifier):光纤放大器EDFA(ErbiumDopedFibreAmplifier):掺铒光纤放大器EDSFA(ErbiumDopedSilicaFibre Amplifier):掺铒硅基光纤放大器(就是通常的EDFA)EDFFA(ErbiumDopedFluorideFibre Amplifier):掺铒氟基光纤放大器EDTFA(ErbiumDopedTelluriteFibre Amplifier):掺铒碲基光纤放大器EYDFA(ErbiumYtterbiumDopedFibre Amplifier):掺铒镱光纤放大器EYDSFA(ErbiumYtterbiumDopedSilicaFibreAmplifier):掺铒镱硅基光纤放大器PDFA(PraseodymiumDopedFibreAmplifier):掺镨光纤放大器PDFFA(PraseodymiumDopedFluorideFibre Amplifier):掺错氟基光纤放大器(就是通常的PDFA)TDFA(ThuliumDopedFibreAmplifier):掺铥光纤放大器TDFFA(ThuliumDopedFluorideFibreAmplifier(alsoknownasTDFA)):掺铥氟基光纤放大器(就是通常的TDFA)FRA(FibreRamanAmplifier):拉曼放大器OWGA(Optica1WaveGuideAmplifier):光波导放大器SOA(SemiconductorOptiea1Amplifier):半导体光放大器EDW A(ErbiumDopedWaveguideAmplifier):掺铒波导放大器(也称POWA)3光放大器的工作频段市场上首先使用的是掺铒光纤放大器(EDFA),工作在硅光纤的1550nm低损耗传输窗口.虽然EDFA在l528～l563nm段有近35nm的光通带,但在通带内增益不是根平坦早期的放大器是窄带单波长放大器,使用其l533nm到1557 nm增益窗口的增益峰值.随着WDM的发展. EDFA在1540nm至1563nm的固有平坦增益区域更适用于多通道的应用.这个平坦增益区域称为红带,一般是指18到23nm的带宽.而EDFFA的研究,更注重于较EDFA的红带更为平坦的增益特性,这将使EDFFA适用于更多的WDM通道.随着增益平坦滤波器技术的引入. 可以使EDFA的增益峰值更为平滑,特别是在1533nm附近,将使EDFA具有与EDFFA相同的平坦增益,因而EDFA同样适用于多通道的wDM EDFA加滤波器的解决方案是目前产品中较为通用的方案.C波段放大器适用于常规波段,C波段内1528nm到1540nm这一区域也称为蓝带.红带和蓝带的精确界限一般由制造商界定通常其边界在铒通带的中心即1545nm近年来,利用高功率,低成本的泵浦技术,铒通带的长波长区也可投入实际的应用中,从而开发了一个新的使用窗口.这个窗口位于1570nm到1620tim频带内.因为位于较C波段更长的波段内.因而称之为L波段.通常也日E波段,即扩展波段的意思.而C波段和L波段统称为铒通带使用新型材料的EDTFA可以给出从1530nm到1620tim的带宽内连续平坦增益的工作窗口.同样包括了EDFA所能提供的c波段和I,波段. TDFFA与EDTFA类似,都是采用新型材料的光纤放大器,不同的是,TDFFA开发了从l450tim到1480tim的工作窗VI,这个频段通常称之为s波段.最近的研究结果表明,使用新型材料也可以获得从1480nm到1528nm的工作窗口,这个窗口一般称之为增益位移的s波段.一些资料中也称从1450nm到1520nm这段为s波段.而包层中含有铽离子的掺铥光纤可获得超出L波段即l650tim区域的增益效果.在l550nm传输窗口之外,PDFFA可以提供l310nm传输窗口的光增益,如同拉曼放大器和半导体光放大器一样SOA和简易的单泵源的拉曼放大器,都可以提供约30tim的增益频段对于SOA而言,增益窗口的中心波长受半导体材料特性限制.对于拉曼放大一2】一现代有线传输器,则受限于泵源的波长和光纤的斯托克位移(Stokeshiltofthefiber).有资料显示,多泵源的拉曼放大器可以获得高达100nFll的增益带宽.原理上两种放大器都可提供任意硅光纤传输窗口的增益,目前的数据仅限于1550nm和l310nm窗口.下图说明光放大器的工作窗口和波段.《蜷要}ll可以工作在I3I和I55微米窗口的FRA可工作在l3I和I55微米窗口的SOA4掺铒光纤放大器4.1掺铒硅基光纤放大器(EDFA或EDSFA)41.1概述EDFA的概念于1985年第一次提出.当时传统的无中继系统已接近了其性能的顶峰南安普顿大学的一个研究小组研究发现.某种光纤可以在1550 nm波长附近获得光增益.这些特殊的光纤掺有稀土元素,可由低功率的可见光激励形成粒子数反转.由于操作的便利性.特别是在低损耗及应用于l550nm这个电信应用的窗口附近,使EDFA倍受光纤通信领域注视4.1.2EDFA基本特性通常EDFA可以由多个波长的泵源来激励,一般多用980llln和1480nlTl波长的泵源.可一22一以获得从l520nF1).到l625nm波长范围内的光增益,虽然长波长部分尚未由各种实体最终实现.一个典型的掺铒光纤放大器由单模掺铒光纤,泵浦源,用于混合信号和泵浦功率的WDM器件,输人输出端的隔离器等组成.铒原子有很多能量级别.但是只有一小部分能量级用于通信系统的光放大作用.包括基态和亚稳态.高能级的变化体现为可见的和紫外的光谱区域. 无助于EDFA的应用.下图a为简略的EDFA能量级图.图b为EDFA使用的主要能量级.EDFA的光增益与偏振无关,可以抑制通道间的串音.同时具有高饱和的输出功率及很低量级的噪音EDFA可以同时放大其工作波长区域内的小信号,其工作波长区域根据其设计结构不同而变化.EDFA工作的l550nF1).区域正好是硅光纤的最低损耗区域.而EDFA只引人了dB级的噪音系数.因此可以支持更高的通道数.EDFA极大地提高了光传输系统的容量.同时降低了系统的成本.今后的发展方向是探索各种主体材料,搀杂物和光纤设计,以达到更优化的放大器特性.例如泵浦效率和光谱带宽特性.4.1.3EDFA特性EDFA可以提供约50dB或更高的增益和dB数量级的噪音系数,输出功率大于30dBm,在l4nm的带宽范围内增益变化小于0.2dB.增益,噪音系数,输出功率,功率转换效率以及工作频段内的增益变化是描述EDFA特性主要的光学参数.上述的参数只有在不同的工作条件下才能达到理想中的最优化.1l530.1560nFfl【.咖第3期李永武:光放大嚣的分类,特性和应用对于高饱和的放大器,较好的噪音性能需要很高的反转均值,而较低的反转水平才能提供最好的功率转换效率一些增益平坦技术也会降低噪音性能和功率转换效率.在商用系统里.通常需要较好的性能参数,同样也需要各种参数的折中选取.任何放大器的设计都需要综台考虑各种参数的利害关系. 根据应用的系统情况来选取台适的参数.掺铒光纤是EDFA的核心.EDFA的各种特性参数都与其光谱特性有直接的关系.4.1.4EDFA应用EDFA对光通信领域,特别是在长途光通信系统中有极其重要的作用.一般用做发送机的功率提升,在线放大以及接收机预放大.随着EDFA技术的成熟,将提供更好的性能和更新的功能,包括加强增益平坦程度,双向迢信功能,光分插及光交换功能等等.放大器的使用,将使光通信网络从点到点的应用向复杂光阿络的应用转变.4.2掺铒氟基光纤放大器(EDFFAs)4.2.1概述常规的EDFA在全波段wDM系统中受到严重的限制,主要是因为EDFA光谱增益的不均匀性.由于氟化材料中铒离子不同的光学作用.氟化光纤放大器较常规EDFA有更好的增益平坦特性.4.2.2EDFFA基本特性1975年第一次实现了氟锫酸盐玻璃的研制,由此在1981年产生了ZrF一BaF2IaF3一A1FNaF; (ZBLAN)系统的定义.之后大量的实验工作表明, 这种材料可以应用于传输系统中不同波长的光放大.光纤主体环境和光子能量引起了受激光光谱特性的变化,这是基于硅光纤和基于氟光纤的放大器的主要差别因而EDFFA较EDFA具有更宽更平坦的增益谱线.在ZBLAN玻璃中的光子能量,比在普通硅玻璃中的光子能量要低得多.由于泵源受激状态吸收(ESA)的影响,在ZBIAN中能量级I,:的寿命很长,不足以产生有效的980nm波长的泵浦作用但就1480nm附近的泵浦作用而言,EDFFA与EDSFA可以获得相同的增益,输出功率和噪音性能.除了光纤接头外,EDFFA与EDFA的结构相当类似.这是因为ZBIAN与硅光纤是不能接在一起的,第一,硅光纤的熔接温度需2300K,而ZrF的蒸发温度只有900K.第二,两种材料的扩张系数差别很大,因此,采用机械接头的方法,才能将搀杂光纤与具有较高的数值孔径(NA)的硅光纤接续在一起.从而获得近似的模场直径,高数值孔径的硅光纤与普通硅光纤依次通过热熔接接在一起.42.3EDFFA应用EDFFA可以用做功率放大器,在线放大器和预放大器,同样适用于单通道系统和多通道系统应用多通道适用时要优化输入功率,增益平坦度及输出光谱.与EDSFA相比.在多通道系统中,EDFFA 可以获得较平坦的增益而不需其他附加设备.其突出的优点是可以开发更宽的波段,包括C波段和I 波段,更适用于大容量的WDM系统有材科表明.在传统单模光纤上采用7个EDFFA,可以在24am带内传输16×10Gb/s(中心波长1636.61ilm～1560.61nm)系统531公里而采用两级放大,增益平坦的混合EDFFA【硅/氟化光纤),使用DCF技术.可以在25am带内实现32×10Gb/s500公里以上的传输.4.3掺铒碲基光纤放大器(EDTFAs)43.1概述碲化玻璃是一种折射率高达2的氧化材料EDTFA具有比EDSFA和EDFFA更大的放大频带此外,EDTFA具备其他光纤放大器的特性.诸如偏振无关,低噪音系数和高饱和功率等等.4.3.2EDTFA基本特性EDTFA的放大机制与EDFA类似.是基于铒离子从I,级到I级的受激辐射.光特性方面,掺铒的碲化破璃的特殊性在于:2左右的高折射率,允许比常规硅玻璃更大的受澈辐射断面.在15304l580nm波长区域的横断面是常规硅玻璃的1.3 倍,在1600nm附近更高达2倍.根据理论, EDTFA的长波长区要比EDFA和EDFFA分别向外延伸7ilm和9nrrl.掺铒碲光纤是用特殊方法制造的,其1200Dill波长区域的背景衰耗小于30dB/km.接续碲光纤和硅光纤时,要采用倾斜的v型槽技术,可以获得较低的插入损耗和反射,典型值分别为0.3dB和小于一0dB一23现代有线传精2000正43.3EDTFA特性EDTFA的泵浦涟长可使用980nm和14gOnm,使用前者可以轻松获得较低的噪音特性在l530nm～l610nm宽带使用时,EDTFA在l560nm附近有一个高增益峰值EDTFA与EDFA的增益曲线在1580nm附近略有不同但在长波长一侧,EDTFA有稍宽的增益窗口,在156O～1610nm问50nm的通带内,EDTFA的增益变化为l0,而EDFA要达到这样的增益变化,其通带仅为38nm.因此,EDTFA适用于多级放大结构中,在中间辅以增益均衡技术,以获得高效的宽带放大应用.4.3.4EDTFA应用EDTFA的应用同EDFA.EDTFD可以在波长区域为l530nm至1620nm范围的模拟和数字光链路中使用.EDTFA同样可以用做功率放大器,在线放大器和预放大器.资料显示.一套3Tb/s(160Gb/s×19)的WDM传输系统已使用EDTFA作为BA,采用1580nm工作通带EDTFA的10Gb/s系统进行了无误码实验4.4掺铒镱硅光纤放大器(EYDFA)EYDFA使用联合搀杂技术,可以达到相当高的输出功率,同时具有较低的噪音系数.EYDFA主要用做功率放大器,但由于工作通带的限制.多用于CA TV系统中.5非掺铒光纤放大器5.1掺镨光纤放大器(PDFFAs)PDFFA是应用在1300nm波长范围的光纤放大器.同其他类型的光纤放大器相比,PDFFA的主要特点是高的饱和输出功率,以及与偏振无关的光增益,低失真.低噪音系数等等,主要应用于l300 nm的传输系统例如CATV等5.2掺铥光纤放大器(TDFFAs)TDFFA是一种146Onm和1650nm双波长区域的光纤放大器,主要特点是高的饱和输出功率,光增益与偏振无关,低噪音系数等等.TDFFA的应用与EDFA相同,适用于1450—24一~lTD.到1500nlJ1区域的光模拟和数字链路中,可以用做BA,LA和PA.目前已有采用TDFFA和EDFA进行3波段光传输的使用经验.6拉曼放大器(FRAs)6.1概述1928年,C.V.Raman发现了自发拉曼教应.但直到1972年RH.Stolen才第一次报道了硅光纤中的受激拉曼散射.之后由于FRA的低噪音特性被广泛深入的研究,最初拉曼放大器需要较高的泵浦功率,只有高功率的脉冲泵源才能获得足够的功率去泵浦拉曼放大器.固EDFA的出现.曾一度放橙了对FRA的研究.最近由于带宽的需求,FRA的优势又显现出来.拉曼放大器不依糊于原子荧光,只要具备高功率的泵源,能适用于任意的波长范围高功率连续渡二极管激光器的发展,又刺激了FRA 在铒通带以外范围的光增益功能另外一个原因是使用拉曼放大器可以延伸传输系统中EDFA之问的距离.6.2FRA基本特性FRA与EDFA的放大机制是不同的,EDFA依靠铒原子的荧光,FRA利用较弱的非线性散射获取增益.6.3FRA应用同EDFA相比.FRA虽然有诸多的缺点,但FRA技术的发展很快.由于带宽的需求增长很快,适用于任意波长的FRA将起到越来越重要的作用.已有在2.5Gb/s速率,1.3gm,1.4gm和1.5～1.6m窗口使用不连续的拉曼放大器的经验不连续的FRA可以提供超过[00nm带宽区域的光增益,采用多个泵源可以获得20dB以上的增益.此外拉曼增益还可以作为色散补偿模块使用.7半导体光放大器(SOAs)近些年来.SOA技术已足够成熟,已经可以生产大规模的可靠产品.其低噪音,高功率,增益与偏振无关的特性使SOA成为现代通信系统中的组成第3期李水武:光放太器的分类特性和应用部分SOA虽然技术发展很快,但目前仅作为OFA的一种*bYg.SOA主要适用于性能要求不高,成本很低的光链路中,例如城域阿或接入网.8掺铒波导放大器(EDWAs)子实现光放大.其主要特点是小型化和低成本目前已进入商用阶段.由于其中等的增益和有限的饱和功率,限制了EDW A在高性能需求范围的应用但它低廉的成本同样具有竞争力参考文献1ITUTSG15TD-022(WP4,15)Agri[2000EDW A基于集成光波导技术,搀杂稀土元素离2韦乐平光同步数字传送网?jE京:^民邮电出版社?.一一_-一…_-●.hh_●,一'L●_L●__Lh__L''._h____^一h一hh_hh_^hh_h'__'h_''h''{_h__hhh(上接第12页)导率应不大于100~s/'cm}c)发烟浓度:光缆燃烧时产生的烟雾应使透光率不小于j0在本文的第4节中,已论述了对于室内光缆阻燃性能的试验方法有单根燃烧试验(包括垂直燃烧,水平燃烧和倾斜燃烧,其中垂直燃烧比水平燃烧和倾斜燃烧更严格)和成柬燃烧试验.显然,成束燃烧的试验条件是最严格,最苛刻的,根据经验,如果成束燃烧试验合格则单根燃烧试验也一定合格.依据我们对室内光缆阻燃性能的研究,认为室内光缆燃烧性能宜是阻燃级.即宜采用成柬燃烧试验进行验证;但是对于室内光缆中的软线室内光缆因其在大多数情况下是单根使用的,故也可以是不延燃级即采用单根垂直燃烧试验进行验证即可.(上接第19页)参考文献1CFLamandE.Y aⅡ10…LtchMULT【WAVELENGTH OPTICALCODED1VIS1ONMULTIPLEXING2曹志刚.钰亚生现代通信原理北京:清华大学出版社3CedricFLam?RutgeTVrijen—dennisTKTong.Experimenta[ DemonstrationofpeetraIlyEncoded4张宝富.朱勇李王枉光纤扩频通信系统中光编码器的研究通信199875薛采网.非景韶.光纤码分多址技术研究.上海盘大学撤.199611 6CedricFLain—MingCWu.DennisTKTongExperimental Demom~lrationofBipolarOptiea[CDMASystemUsing日BalancedTransmitterandComplementarySpectra[Encoded7扬卫先,林须端编码密码学北京人民邮电出版牡.1g92128胡健栋帮朝晖等码分多址与十人通信北京:^民邮电出版社此外,燃烧试验与实际火灾情况是有差异的,并不能完全反映实际火灾中的情况.这些试验仅仅是在特定试验条件下进行的,它们只不过准确地模拟了在实际中几乎不存在的情况,它们反映的是在特定试验条件下室内光缆的燃烧性能.为了更接近实际火灾的情况,我们还需进一步地探讨室内光缆的燃烧试验方法及其燃烧性能要求.参考文献1GB12666.1～12666.790电线电缆燃烧试验方法2YD,"T898—1997单芯光缆3胡先志,邹林森刺有信等光缆及工程应用第2版北京:^民邮电出版社.19988:12O～1214YD/TXX××-200×.室内光纤带光缆L征求意见稿)l9§6109段洪玺全光阿络把码分复用通信关键技术的研究中山大学博士学位论文1998年4月1cKBenLettaief+Theper[ormanceofOptiealFibreDirectS,equeneeSpread—SpectrumMuhip[eAccessCommunications Syst㈣IEEETransactions0nCommunications.V0l_43NO11November1995111W.BandDGMCruiekshanklmprovlngthec日padtyof CDMAsystemsusingeonvolutionalcodingandinterference canceliadanIEEEProcCommunV o1.145.N033une109812JawadASalehi—MernberrIEEECodeDivisionMuLtipleAccess TeehniquesinOFtica]FibreNetworks—PartI_Fundamenta[ PrinciplesIEEETransactions0ncommunicationsV ol37Na8 August1989i3JawadA.SalehiMember.IEEEandCharlesABrackett. MemberIEEE.CodeDivisionMuLtIple—AccessTeehniquesin OpticalFibieNetworks-PartII.PerformanceAnatysis.]EEETra~acdonsoncommunieationsV o[37No.8August198925。

光放大器原理和类型光放大器是光通信系统中的重要组成部分，用于放大光信号，以增加光信号传输的距离和强度。

它利用光-物质相互作用的原理，将输入的弱光信号转换为强光信号进行传输。

光放大器主要有掺铒光纤放大器（EDFA）、掺镱光纤放大器（YDFA）、掺铽光纤放大器（TDFA）等不同类型，下面将详细介绍光放大器的原理和各种类型。

光放大器的基本原理是利用激光器将光泵浦入掺杂了能级较低的材料中，通过受激辐射的过程，使其释放出能级较高的光子，从而实现光信号的放大。

具体来说，光放大器通过掺杂适量的稀土离子（如铒、镱、铽等）到光纤或半导体材料中，在其中生成能级分布，然后利用受激辐射的作用，将注入的光子能级向较高能级转移，产生更多的光子，从而达到放大光信号的目的。

根据放大介质的不同，光放大器主要分为掺铒光纤放大器（EDFA）、掺镱光纤放大器（YDFA）、掺铽光纤放大器（TDFA）等不同类型。

1. 掺铒光纤放大器（EDFA）：EDFA是最常用的光放大器之一、它将掺铒光纤作为放大介质，其中掺杂的铒离子能够在1060nm波长范围内发生受激辐射，从而实现光信号的放大。

EDFA具有宽带、高增益、低噪声等优点，适用于光通信系统中的长距离传输。

2. 掺镱光纤放大器（YDFA）：YDFA利用掺镱光纤作为放大介质，其中掺杂的镱离子能够在1550nm波长范围内发生受激辐射。

YDFA具有较高的增益和较高的饱和功率，适用于光纤通信系统中的长距离传输和高速率传输。

3.掺铽光纤放大器（TDFA）：TDFA利用掺铽光纤作为放大介质，其中掺杂的铽离子能够在中红外波段范围内发生受激辐射。

TDFA具有广泛的放大带宽和较高的增益，适用于光纤传感器、光谱分析等领域。

以上是三种常用的光放大器类型，它们在不同的波长范围和应用领域上有各自的特点和优势。

此外，还有其他类型的光放大器，如电子束激励放大器（EBFA）、半导体光放大器（SOA）等。

电子束激励放大器（EBFA）利用电子束注入到放大介质中激发放大介质中的光，实现光信号的放大。