光纤放大器作用都有哪些_光纤放大器原理及其应用 - 全文

　　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。

　　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。

　　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。

　　四、掺铒光纤放大器（EDFA）工作原理

　　1.EDFA基本模型如下图所示，主要由掺铒光纤、泵源、隔离器、合波器、耦合器、探测器及控制电路等部分组成。

　　其中，掺铒光纤是放大器最基础、关键的器件；泵源的作用是用来向掺铒光纤提供能量，将基态的铒离子（Er3+）激励到高能态，致使粒子数发生反转，从而产生受激辐射，实现对1550nm波段光信号的放大．现在用得最广泛的泵源是980nm的LD;隔离器主要用来防止放大器产生自激振荡：合波器的作用是将泵浦光耦合到掺铒光纤中去：耦合器则是将信号光分出一部分提供给探测器，以便实现对放大器工作状态的实时监控。

　　2.EDFA的放大原理与雷射产生原理类似，光纤中掺杂的稀土族元素Er（3+）其亚稳态和基态的能量差相当于1550nm光子的能量、当吸收适当波长的泵浦光能量（980nm或1480nm）后，电子会从基态跃迁到能阶较高的激发态，接着释放少量能量转移到较稳定的亚稳态，在泵浦光源足够时铒离子的电子会发生居量反转，即高能阶的亚稳态比能阶低的基态电子数量多。当适当的光信号通过时，亚稳态电子会发生受激辐射效应，放射出大量同波长光子，但因为存在振动能阶，所以波长不是单一的而是一个范围，典型值为1530nm~1570nm。

　　五、EDFA在CATV传输系统中应用

　　在CATV1550nm系统中使用EDFA，信号可以被分配到大量的终端用户和远距离用户。1550nm网络的前端系统构造如下图所示。一般由一台外调制发射机再推动一台光放大器组成，EDFA输出的光功率经分路器分配后送往各乡镇机房，然后经分路器分配送往各光放大器，再进行星形分配到各行政村，再经分路器分配后送到各光接收机。在1550nm网络系统中，通过EDFA之后，网络只牺牲一定数量的载噪比CNR，而cso和CTB基本不受影响。通过技术处理之后，光纤的受激布里渊散射（SBS）和色散得到有效控制之后1，1550nm系统在长距离传输（《200km）上通过大功率输出，CNR、cso、CTB指标能达到四级图像要求。

　　六、光纤放大器作用都有哪些

　　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。

　　七、光纤放大器的主要应用和市场

　　密集波分复用系统在光纤传输系统中已成为技术主流，作为DWDM系统核心器件之一的光纤放大器在其应用中将得到迅速发展，这主要是由于光纤放大器有足够的增益带宽，它与WDM技术相结合可迅速简便地扩大现有光缆系统的通信容量，延长中继距离。在光纤接入网中，尽管用户系统的距离较短，但用户网的分支太多，需要用光纤放大器来提高光信号的功率以补偿光分配器造成的光损耗和提高用户的数量，降低用户网的建设成本。

　　在光纤CATV系统中，随着其规模的不断扩大，其链路的传输距离不断增长，光路的传输损耗也不断增加，将光纤放大器应用在光纤CATV系统中不但可提高光功率，补偿链路的损耗，增加光用户终端，而且简化了系统结构，降低了系统成本。

　　近年来，随着信息和通信技术的飞速发展，光纤放大器（无线信号放大器）的研究和发展又进一步扩大了增益带宽，将光纤通信系统推向了高速率、大容量、长距离方向发展。由于光纤放大器的独特性能，光纤放大器在DWDM传输系统、光纤CATV和光纤接入网中的应用将越来越广泛。