光放大器是光纤通信系统中能对光信号进行放大的一种子系统产品。光放大器的原理基本上是基于激光的受激辐射,通过将泵浦光的能量转变为信号光的能量实现放大作用。光放大器自从1990年代商业化以来已经深刻改变了光纤通信工业的现状。

1.什么是光放大器

光放大器就是放大光信号。在此之前,传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换,即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。光放大器的开发成功及其产业化是光纤通信技术中的一个非常重要的成果,它大大地促进了光复用技术、光孤子通信以及全光网络的发展。

 

1.什么是光放大器

(图片来源于网络)

 

2.光放大器分类

分类:

光放大器主要有2种,半导体放大器及光纤放大器。半导体放大器分为谐振式和行波式;光纤放大器分为掺稀土元素光纤放大器和非线性光学放大器。非线性光学放大器分为拉曼(SRA)和布里渊(SBA)光纤放大器。

    
(1)光纤放大器

就是在光纤中掺杂稀土离子(如铒、镨、铥等)作为激光活性物质。每一种掺杂剂的增益带宽是不同的。掺铒光纤放大器的增益带较宽,覆盖S、C、L频带;掺铥光纤放大器的增益带是S波段;掺镨光纤放大器的增益带在1310nm附近。

    
(2)拉曼光放大器

则是利用拉曼散射效应制作成的光放大器,即大功率的激光注入光纤后,会发生非线性效应拉曼散射。在不断发生散射的过程中,把能量转交给信号光,从而使信号光得到放大。由此不难理解,拉曼放大是一个分布式的放大过程,即沿整个线路逐渐放大的。其工作带宽可以说是很宽的,几乎不受限制。这种光放大器已开始商品化了,不过相当昂贵。 

  
(3)半导体光放大器

一般是指行波光放大器,工作原理与半导体激光器相类似。其工作带宽是很宽的。但增益幅度稍小一些,制造难度较大。这种光放大器虽然已实用了,但产量很小。在其传输路径内采用光放大器的一种WDM光传输系统中,用于监视并控制放大器运行并从数据传输中作光谱分离的一个监控信号信道,可以与数据复用。披露了一种放大器的结构,它能随传输系统为增加数据处理能力的升级而升级,例如增加波段内和/或沿反方向的数据传输,但不必断开通过该放大器的准备升级的数据传输路径。这种结构是使用信道分出和插入滤波器来实现的,这些滤波器的配置,要使放大的数据传输路径伸延,通过这些滤波器的分出/插入信道。

 

3.光放大器作用

作用:

光纤放大器(OpticalFiberAmpler),能将光信号进行功率放大的一种光器件,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。

 

扩大通信线路容量,而又要使其成本降至最低,光纤放大是优先选择的方案之一。波分复用光信号在光纤中传输时,不可避免地存在着一定的损耗和色散,损耗导致光信号能量的降低,色散致使光脉冲展宽,因此每隔一段距离就需设置一个中继器,以便对信号进行放大和再生后继续传输。解决这一问题的常规方法是采用光/电/光中继器,其工作原理是先将接收到的微弱光信号经PIN或APD转换成电信号,并对此电信号实现放大、均衡、判决、再生等技术,以便得到一个性能良好的电信号,最后再通过半导体激光器(LtD)完成电/光转换,重新发送到下段光纤中去。这种光/电/光的变换和处理方式在一定程度上已满足不了现代电信传输的要求。由于波分复用是多波艮在一根纤芯上传输,要进行电再生中继,必须每个波长逐一进行,这样就使电中继设备变得复杂,传输距离义受衰减限制,造价较高。采用光纤放大器,可以把该波段内所有波长的信引司时放大,即用同一。个放大器对多个信道提供增益,并且增益不受信号偏振的影响。在高速率、多信道的传输系统中不会产生串扰,在高速传输系统中也不会产生脉冲失真。因此光纤放大器是波分复用系统的关键部件。迄今为止,几乎所有的WDM系统不管是试验系统,还是商用系统都使用丁光纤放大器。

 

在光纤接入网中出现了F1TH(光纤到家)、FTTO(光纤到办公室)、FTTB(光纤到楼)、FTTC(光纤到路边)等方式,其中应用范围最大的是FTTH,其难度是光纤终端分支太多,对于无源网络而言,几次分支后,用户接收到的光功率就非常低(分支每增加一倍,光功率下降3dB),使得终端无法工作。采用光纤放大器后,发出的功率增大,经过多分支后,用户端仍能正常接收,这样FTTH的实现将成为可能。因此光纤放大器的出现和发展克服了高速传输租距离传输的最大障碍——光功率预算的限制,是光通信发展史的重要里程碑。