几种常见的光放大器的比较

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（ErbiurDopedFiberAmplifer）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）1310nm窗口和1550nm窗口上都能使用。如能使其增益在相应使用波长范围保持平坦，那么它不仅可以作为光放大的一种有益的选择方案，还可促成l310nm窗口WDM系统的实现。

SOA的优点是：结构简单、体积小，可充分利用现有的半导体激光器技术，制作工艺成熟，成本低、寿命长、功耗小，且便于与其他光器件进行集成。另外，其工作波段可覆盖l.3～1．6／μm波段，这是EDFA或PDFA所无法实现的。但最大的弱点是与光纤的耦合损耗太大，噪声及串扰较大且易受环境温度影响，因此稳定性较差。SOA除了可用于光放大外，还可以作为光开关和波长变换器。4）光纤参量放大器（FOPA）光纤参量放大器（FOPA）根据四波光纤参量放大器（FOPA）混频效应设计。从量子力学的角度来说，只要在参变作用阶段净能量和动量守恒，一个或多个光波的光子消失，新的光子在不同的频率上产生，那么FWM就会发生。通过石英光纤和一到两个只有几瓦功率的泵浦，我们就能看到几百纳米的带宽。通过改变光纤的零色散波长，就能得到任意的中心波长。获得大幅增益很简单（泵浦功率和光纤长度）。相位敏感型FOPA的噪音实际上能够接近0dB。波长转换伴随着频谱转换。这是一个非常重要的优势。光纤参量放大器得到两个泵浦光子的增益，然后分别将这两个泵浦光子转变成一个信号光子和一个闲散光子。链接地址：/link?url=nnDRUUedE9gMRFBXEXxB8tGFi7b6Tp68cnR91BPThqMDXnVh1QRZ31-FGVWQ7n9-Sp8gS2pFcMXbij3ftX-_Ra/link?url=V1KSq843b8-Bc_NIWBMHLSFwj7Ll5i4wyHpvfN9xMUdwEj3rX-rkG-MMLC_ye4WfUjKJw2KCVL0IvqdYCANNGK/link?url=Tyy6u7DWoSwDoQTRp0XsEllVl39rsMcnTESYcEdVD