光纖放大器簡介及分類

　　光纖放大器

　　究竟什么是光纖放大器呢?　根據(jù)放大機(jī)制不同，OFA可分為兩大類。

　　1 摻稀土OFA

　　制作光纖時，采用特殊工藝，在光纖芯層沉積中摻入極小濃度的稀土元素，如鉺、鐠或銣等離子，可制作出相應(yīng)的摻鉺、摻鐠或摻銣光纖。光纖中摻雜離子在受到泵浦光激勵后躍遷到亞穩(wěn)定的高激發(fā)態(tài)，在信號光誘導(dǎo)下，產(chǎn)生受激輻射，形成對信號光的相干放大。這種OFA實(shí)質(zhì)上是一種特殊的激光器，它的工作腔是一段摻稀土粒子光纖，泵浦光源一般采用半導(dǎo)體激光器。

　　當(dāng)前光纖通信系統(tǒng)工作在兩個低損耗窗口：1.55μm波段和1.31μm波段。選擇不同的摻雜元素，可使放大器工作在不同窗口。

　　(1)摻鉺光纖放大器(EDFA)

　　EDFA工作在1.55μm窗口，該窗口光纖損耗系數(shù)1.31μm窗低(僅0.2dB/km)。已商用的EDFA噪聲低，增益曲線好，放大器帶寬大，與波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)兼容，泵浦效率高，工作性能穩(wěn)定，技術(shù)成熟，在現(xiàn)代長途高速光通信系統(tǒng)中備受青睞。目前，“摻鉺光纖放大器(EDFA)+密集波分復(fù)用(DWDM)+非零色散光纖(NZDF)+光子集成(PIC)”正成為國際上長途高速光纖通信線路的主要技術(shù)方向。

　　(2)摻鐠光纖放大器(PDFA)

　　PDFA工作在1.31μm波段，已敷設(shè)的光纖90%都工作在這一窗口。PDFA對現(xiàn)有光通信線路的升級和擴(kuò)容有重要的意義。目前已經(jīng)研制出低噪聲、高增益的PDFA，但是它的泵浦效率不高，工作性能不穩(wěn)定，增益對溫度敏感，離實(shí)用還有一段距離。

　　2 非線性O(shè)FA

　　非線性O(shè)FA是利用光纖的非線性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對信號光放大的一種激光放大器。當(dāng)光纖中光功率密度達(dá)到一定閾值時，將產(chǎn)生受激拉曼散射(SRS)或受激布里淵散射(SBS)，形成對信號光的相干放大。非線性O(shè)FA可相應(yīng)分為拉曼光纖放大器(SRA)和布里淵光纖放大器(BRA)。目前研制出的SRA尚未商用化。

　　OFA的研制始于80年代，并在90年代初取得重大突破。在現(xiàn)代光通信系統(tǒng)設(shè)計中，如何有效地提高光信號傳輸距離，減少中繼站數(shù)目，降低系統(tǒng)成本，一直是人們不斷探索的目標(biāo)。OFA是解決這一問題的關(guān)鍵器件，它的研制和改進(jìn)在全球范圍內(nèi)仍方興未艾。

　　隨著密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)、光纖放大技術(shù)，包括摻鉺光纖放大器(EDFA)、分布喇曼光纖放大器(DRFA)、半導(dǎo)體放大器(SOA)和光時分復(fù)用(OTDM)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，光纖通信技術(shù)不斷向著更高速率、更大容量的通信系統(tǒng)發(fā)展，而先進(jìn)的光纖制造技術(shù)既能保持穩(wěn)定、可靠的傳輸以及足夠的富余度，又能滿足光通信對大寬帶的需求，并減少非線性損傷。