什么是光放大器？
光放大器相當(dāng)于一個(gè)中繼器，在遠(yuǎn)距離應(yīng)用中，將光纖內(nèi)衰減的光信號(hào)重新放大。盡管今天的科技使得人們不再需要中繼器，但光放大器其實(shí)就是中繼器的替代版本。

光放大器可以在不進(jìn)行電和電光轉(zhuǎn)換的情況下，直接將光信號(hào)重新放大。最初，光放大器的主要應(yīng)用是將光纖通信中的信號(hào)進(jìn)行定期放大。隨著光放大器的不斷發(fā)展，市面上已有越來(lái)越多可滿足顧客不同需求的放大器類型，甚至還有一些高功率光纖放大器被用于激光加工技術(shù)。

提示：中繼器從本質(zhì)上講，是一個(gè)封裝在一起的接收器和發(fā)射器。接收器將輸入的光能轉(zhuǎn)換為電能。接收器的電輸出端驅(qū)動(dòng)發(fā)射器的電輸入端。發(fā)射器的光輸出端輸出經(jīng)放大的光輸入信號(hào)和噪音。

光放大器的主要類型

摻介質(zhì)光纖放大器（如：EDFA）

最開始，人們使用的是摻介質(zhì)光纖放大器。放大器中增益介質(zhì)的受激發(fā)射使輸入的光信號(hào)得到放大。這類放大器中見的就是摻鉺光纖放大器（EDFA）。EDFA放大器常用于超遠(yuǎn)距離的光纖鏈路，如海底布線系統(tǒng)。它所使用的光纖內(nèi)部摻有鉺元素，是一種用于放大光信號(hào)的介質(zhì)。

泵浦激光器的工作波長(zhǎng)小于要被放大的波長(zhǎng)。摻介質(zhì)光纖由激光器泵浦進(jìn)行能量提升。當(dāng)光信號(hào)通過(guò)摻鉺光纖時(shí)，鉺原子將它們的能量傳遞給信號(hào)，從而增強(qiáng)了信號(hào)的能量值或強(qiáng)度。有了這一項(xiàng)技術(shù)，信號(hào)在離開EDFA時(shí)的能量值就是它進(jìn)入時(shí)的50倍或提高了17 DB。EDFA還可被串聯(lián)起來(lái)進(jìn)一步提高信號(hào)的增益。兩個(gè)串聯(lián)的EDFA放大器可將輸入信號(hào)的能量值提高34 DB。

原理：一個(gè)具有相對(duì)高功率的光束通過(guò)一個(gè)波長(zhǎng)選擇耦合器與輸入信號(hào)相結(jié)合。輸入信號(hào)和激發(fā)光的波長(zhǎng)必須要有很大的不同?；旌瞎獗灰龑?dǎo)至摻有鉺離子的光纖當(dāng)中。這時(shí)，高功率光束激發(fā)餌離子，使它們處于高能狀態(tài)。當(dāng)與泵浦激光束波長(zhǎng)不同的信號(hào)光子遇到被激發(fā)的鉺原子時(shí)，鉺原子將一部分它們的能量傳遞給信號(hào)，然后再回到低能狀態(tài)。整個(gè)過(guò)程最重要的一點(diǎn)就是，鉺原子以額外光子的形式傳遞能量，這些光子與被放大的信號(hào)一樣，具有相同的相位和方向。因此，信號(hào)僅在它的傳輸方向上被放大。這是非常普遍的-當(dāng)原子被激發(fā)時(shí)，它總是沿著輸入光的方向和相位傳遞它的能量。因此，所有的額外信號(hào)功率在與輸入信號(hào)相同的光纖模中受到引導(dǎo)。通常，在輸出端都會(huì)有一個(gè)隔離器，用于阻止來(lái)自連接光纖處的回光。這一類反射會(huì)干擾放大器的操作，并且在的情況下，會(huì)使放大器變成一個(gè)激光器。摻鉺放大器是一個(gè)高增益的放大器。

半導(dǎo)體光放大器（SOA）

SOA放大器使用半導(dǎo)體作為增益介質(zhì)。這類放大器與法布里-珀羅激光二極管具有相類似的結(jié)構(gòu)，但它們?cè)跀嗝孢€具有抗反射的設(shè)計(jì)元素。的設(shè)計(jì)包括抗反射涂層、斜波導(dǎo)和窗口區(qū)域，使斷面的反射率降低至0.001%以下。由于腔內(nèi)功率的損耗大于增益，這使得放大器不會(huì)成為一個(gè)激光器。

盡管，人們能夠想到的制作材料有II-VI等直接帶隙半導(dǎo)體，但SOA放大器通常由III-V族化合物半導(dǎo)體制成，如：GAAS/ALGAAS、INP/INGAAS、INP/INGAASP和INP/INALGAAS。這些放大器通常作為光纖尾端器件被用于通信系統(tǒng)，工作波長(zhǎng)在0.85 ΜM到1.6 ΜM之間，增益可達(dá)到30 DB。

高光學(xué)非線性特性使得SOA放大器在全光信號(hào)處理上非常具有優(yōu)勢(shì)，如：全光交換和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換。在光信號(hào)處理、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘恢復(fù)、信號(hào)解復(fù)用和模式識(shí)別方面，人們對(duì)SOA放大器已有過(guò)很多的研究。

與EDFA相比：SOA放大器尺寸小并且由電來(lái)激發(fā)。它比EDFA成本更低，并能與半導(dǎo)體激光器、調(diào)制器等進(jìn)行集成。但是，它的性能仍可與EDFA相比擬。SOA具有更高的噪音、更低的增益、適中的偏振相關(guān)性、高非線性特性和快速瞬態(tài)響應(yīng)。SOA的主要優(yōu)勢(shì)在于它能夠?qū)崿F(xiàn)非線性操作的所有四種類型：交叉增益調(diào)制、交叉相位調(diào)制、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和四波混頻。SOA還能由低功率激光器觸發(fā)。這是因?yàn)樗|發(fā)的時(shí)間以毫秒計(jì)算，或者說(shuō)高能態(tài)的持續(xù)時(shí)間更短，使得增益需要迅速地響應(yīng)泵浦或信號(hào)功率的變化，并且增益的變化同樣會(huì)導(dǎo)致相位的變化，使得信號(hào)發(fā)生變形。這一非線性特性是光通信應(yīng)用所面臨的最嚴(yán)峻的問(wèn)題。但是，它也有可能在EDFA的不同波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)獲得增益。

拉曼放大器（如：DRMA）

拉曼光纖放大器，通過(guò)帶光子的輸入光在增益介質(zhì)的晶格中發(fā)生散射，產(chǎn)生與輸入光子相同的光子。見的一個(gè)型號(hào)就是分布式多泵拉曼放大器（DMRA）。不過(guò)，不像EDFA放大器，這一技術(shù)并不使用摻介質(zhì)的光纖，而使用一個(gè)高功率的泵浦激光器。激光器的工作波長(zhǎng)為60NM到100NM，比期望得到的信號(hào)波長(zhǎng)要小。激光信號(hào)能量和傳輸信號(hào)的光子耦合在一起，增強(qiáng)了信號(hào)的強(qiáng)度。拉曼放大器最主要的優(yōu)勢(shì)在于它能夠在傳輸光纖中提供分布式的放大效果，加長(zhǎng)了放大器與再生站點(diǎn)之間的距離。

由于介質(zhì)的非晶態(tài)特性，光纖的拉曼增益光譜展示了一個(gè)寬而連續(xù)的譜帶。拉曼增益系數(shù)的峰值與泵浦波長(zhǎng)成反比。也就是說(shuō)，拉曼增益的形狀具有波長(zhǎng)/頻率相關(guān)性。在拉曼光纖放大器中，當(dāng)信號(hào)和泵浦同時(shí)被注射進(jìn)一根光纖，并且信號(hào)被包含在泵浦的拉曼增益區(qū)域內(nèi)時(shí)，信號(hào)就會(huì)被放大。

光纖參量放大器（FOPA）

光纖參量放大器根據(jù)四波混頻效應(yīng)設(shè)計(jì)。從量子力學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，只要在參變作用階段凈能量和動(dòng)量守恒，一個(gè)或多個(gè)光波的光子消失，新的光子在不同的頻率上產(chǎn)生，那么FWM就會(huì)發(fā)生。通過(guò)石英光纖和一到兩個(gè)只有幾瓦功率的泵浦，我們就能看到幾百納米的帶寬。通過(guò)改變光纖的零色散波長(zhǎng)，就能得到任意的中心波長(zhǎng)。獲得大幅增益很簡(jiǎn)單（泵浦功率和光纖長(zhǎng)度）。相位敏感型FOPA的噪音實(shí)際上能夠接近0 DB。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換伴隨著頻譜轉(zhuǎn)換。這是一個(gè)非常重要的優(yōu)勢(shì)。光纖參量放大器得到兩個(gè)泵浦光子的增益，然后分別將這兩個(gè)泵浦光子轉(zhuǎn)變成一個(gè)信號(hào)光子和一個(gè)閑散光子。與其他光放大器的對(duì)比見下圖。

總結(jié)

每一種放大技術(shù)都有優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。需要牢記的是放大器所使用的放大技術(shù)。例如，若信號(hào)需要放大，但是又不能產(chǎn)生噪音，那么DMRA將會(huì)是選擇。若信號(hào)只需要放大非常小的一個(gè)量，那么SOA可能會(huì)是選擇。

所有這些放大技術(shù)都有一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)：光放大器將同時(shí)放大光纖中的所有信號(hào)。因此，有可能同時(shí)放大多個(gè)波長(zhǎng)。但是要牢記，功率等級(jí)必須受到認(rèn)真監(jiān)控，因?yàn)榉糯笃骺赡軙?huì)飽和，造成不正當(dāng)?shù)牟僮鳌?/span>

北億纖通（WWW.F-TONE.COM）EDFA解決方案

EDFA體積小，功率消耗低，并且易于使用。并且它能夠非常方便地建立起所有類型的應(yīng)用系統(tǒng)，如：內(nèi)部SDH幀、CATV機(jī)頂盒、DWDM系統(tǒng)幀等。北億纖通（WWW.F-TONE.COM）主要供應(yīng)EDFA光放大器，包括CATV EDFA、SDH EDFA和DWDM EDFA。這三個(gè)型號(hào)分別用于CATV、SDH和DWDM網(wǎng)絡(luò)。

CATV EDFA

CATV放大器越來(lái)越受到關(guān)注，原因是CATV網(wǎng)絡(luò)能與多個(gè)系統(tǒng)的混合光纖同軸結(jié)構(gòu)共存，特別是前端集中式系統(tǒng)、點(diǎn)到多點(diǎn)光波結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)距離主干傳輸系統(tǒng)。對(duì)于CATV的設(shè)計(jì)者而言，的就是樹狀分布網(wǎng)絡(luò)，而且系統(tǒng)的效率由用戶所投入的成本決定。因此，為了向更多的用戶提供服務(wù)，用于提高光功率的CATV EDFA可作為原始的發(fā)射設(shè)備來(lái)使用，這樣就降低了每毫瓦特發(fā)射單元的成本。CATV光放大器可被用來(lái)提高發(fā)射器的輸出功率，并且增長(zhǎng)信號(hào)的傳輸距離。它被廣泛用于電視信號(hào)、數(shù)字視頻、電話和遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。

北億纖通（WWW.F-TONE.COM）供應(yīng)具有高輸出功率和低噪音的CATV EDFA光放大器（如右圖所示），輸出功率的范圍在13DBM到23DBM之間，以滿足針對(duì)寬帶CATV視頻和數(shù)據(jù)信號(hào)到FTTH/FTTP或PON系統(tǒng)視頻疊加器大規(guī)模配線的高密度解決方案的要求。

北億纖通（WWW.F-TONE.COM）CATV光放大器的特性

低噪音，高增益；帶有輸入和輸出光隔離器；靈活的監(jiān)控接口；采用高品質(zhì)泵浦激光二極管和摻鉺光纖；標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)架，易于安裝和維護(hù)；高級(jí)自動(dòng)功率和溫度控制技術(shù)；電路控制，保證性能；13-23DBM輸出功率；RS232/RJ45 通信接口（可選）高效開關(guān)電源；RS232/485遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制接口（可選）
SDH EDFA

SDH放大器是一款安裝在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)輸出終端的設(shè)備，用于放大光信號(hào)并擴(kuò)展數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離。專為同步數(shù)字體系（SDH）應(yīng)用設(shè)計(jì)。（6DB SDH放大器如下圖所示）。

北億纖通（WWW.F-TONE.COM）為多種SDH傳輸系統(tǒng)供應(yīng)經(jīng)濟(jì)可靠的SDH EDFA光放大器（包括EDFA-BA、EDFA-LA和 EDFA-PA），這些放大器還能用于城域網(wǎng)（MAN）、千兆以太數(shù)據(jù)網(wǎng)和接入網(wǎng)。

北億纖通（WWW.F-TONE.COM）SDH光放大器的特性低噪音，通常低于 4.5 DB；可放置于1U 19英寸機(jī)架中；輸入波長(zhǎng)范圍：1200NM到1650NM；支持多模信號(hào)輸入；高穩(wěn)定性和可靠性，MTBF>150000小時(shí)；針對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理和出絡(luò)代理的可熱插拔性；包括以太網(wǎng)、RS-485和RS-232接口；支持遠(yuǎn)程登錄和標(biāo)準(zhǔn)型SNMP網(wǎng)絡(luò)管理；輸出功率可從面板上或由網(wǎng)絡(luò)管理進(jìn)行調(diào)節(jié)；高精度AGC/APC，精度值為±0.05 DB；高精度ATC電路和溫度控制，精確到低于±0.1℃；帶有智能溫度控制系統(tǒng)，比普通產(chǎn)品減少30%的功率消耗和熱輻射；OEM有售，可兼容BELLCOREGR-1312-CORE。

DWDM EDFA

DWDM放大器是DWDM網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵器件。它使用光監(jiān)測(cè)通道功率調(diào)節(jié)功能，增加了遠(yuǎn)距離DWDM通信系統(tǒng)的預(yù)算。盡管EDFA的工作帶寬只有30NM，DWDM放大器仍可以縮小多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，因此它能夠非常方便地用于DWDM系統(tǒng)，以為補(bǔ)償多種光衰減。

有了增益平坦濾波器（GFF），EDFA為DWDM系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的平坦增益。DWDM EDFA在C波段（1528到1603NM）或L波段（1570到1604NM）內(nèi)工作，可在一個(gè)小封裝內(nèi)集成電驅(qū)動(dòng)裝置、遠(yuǎn)程控制電路、溫度控制電路和報(bào)警電路。DWDM EDFA已配備3個(gè)泵浦激光器，以實(shí)現(xiàn)DWDM系統(tǒng)所要求的不同輸出功率等級(jí)，并防止泵浦失效。

北億纖通（WWW.F-TONE.COM）供應(yīng)可用于不同通道數(shù)（40到80通道）的DWDM EDFA光放大器。這些放大器可在各種DWDM系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高增益、低噪音和高飽和光功率。

北億纖通（WWW.F-TONE.COM）DWDM光收發(fā)器的特性低噪音(典型值:4.5DB)，高增益平坦度（典型值:1DB）；C波段全覆蓋，可承載40或80通道；具有110/220VAC和48VDC的冗余熱插拔模塊，能夠混合插拔；出色的網(wǎng)絡(luò)連接，如：以太網(wǎng)，RS-485和RS-232端口；支持遠(yuǎn)程登錄和SNMP網(wǎng)絡(luò)管理；增益可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)和手動(dòng)調(diào)節(jié)；高精度AGC和ATC電路；高飽和輸出功率；靈活的機(jī)制和電路結(jié)構(gòu)（包括模塊、1U機(jī)架和增益模塊結(jié)構(gòu)）；OEM有售，可兼容TELECORDIA GR-1312-CORE。