光放大器

光放大器就是放大光信號。在此之前，傳送信號的放大都是要實現光電變換及電光變換，即O/E/O變換。有了光放大器後就可直接實現光信號放大。光放大器的開發成功及其產業化是光纖通信技術中的一個非常重要的成果，它大大地促進了光復用技術、光孤子通信以及全光網絡的發展。

光放大器主要有2種，半導體放大器及光纖放大器。半導體放大器分為諧振式和行波式；光纖放大器分為摻稀土元素光纖放大器和非線性光學放大器。非線性光學放大器分為拉曼（SRA）和布里淵（SBA）光纖放大器。

就是在光纖中摻雜稀土離子(如鉺、鐠、銩等)作為激光活性物質。每一種摻雜劑的增益帶寬是不同的。摻鉺光纖放大器的增益帶較寬，覆蓋S、C、L頻帶；摻銩光纖放大器的增益帶是S波段；摻鐠光纖放大器的增益帶在1310nm附近。

則是利用拉曼散射效應制作成的光放大器，即大功率的激光注入光纖後，會發生非線性效應拉曼散射。在不斷髮生散射的過程中，把能量轉交給信號光，從而使信號光得到放大。由此不難理解，拉曼放大是一個分佈式的放大過程，即沿整個線路逐漸放大的。其工作帶寬可以説是很寬的，幾乎不受限制。這種光放大器已開始商品化了，不過相當昂貴。

一般是指行波光放大器，工作原理與半導體激光器相類似。其工作帶寬是很寬的。但增益幅度稍小一些，製造難度較大。這種光放大器雖然已實用了，但產量很小。

在其傳輸路徑內採用光放大器的一種WDM光傳輸系統中，用於監視並控制放大器運行並從數據傳輸中作光譜分離的一個監控信號信道，可以與數據複用。披露了一種放大器的結構，它能隨傳輸系統為增加數據處理能力的升級而升級，例如增加波段內和/或沿反方向的數據傳輸，但不必斷開通過該放大器的準備升級的數據傳輸路徑。這種結構是使用信道分出和插入濾波器來實現的，這些濾波器的配置，要使放大的數據傳輸路徑伸延，通過這些濾波器的分出/插入信道。

申請日： 2000年06月06日

公開日： 2001年04月25日

授權公告日： 2003年12月31日

申請人/專利權人： 諾泰爾網絡公司

申請人地址： 加拿大魁北克

發明設計人： 凱文·P·瓊斯;羅傑·M·吉布;羅伯特·A·貝克;馬丁·P·皮埃特克;馬克·E·佈雷;巴里·布林泰;詹姆斯·里根;託比·J·雷德;阿倫·A·索海姆;羅伯特·W·基斯;馬克·R·海因斯;約瑟夫·芒;奈傑爾·E·喬利;阿倫·魯賓遜;喬納森·P·金;西蒙·P·帕裏

專利代理機構： 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所

代理人： 蔣世迅

專利類型： 發明專利

分類號： G02F1/39

摻鉺光纖放大器（Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，EDFA）的組成基本上包括了摻鉺光纖，泵浦激光器，光合路器幾個部分。基於不同的用途，摻鉺光纖放大器已經發展出多種不同的結構。

EDFA的放大原理與雷射產生原理類似，光纖中參雜的稀土族元素Er(3+)其亞穩態（meta-stable state）和基態（ground state）的能量差相當於1550nm光子的能量、

當吸收適當波長的泵浦光能量（980nm或1480nm）後，電子會從基態躍遷到能階較高的激發態（exciting state），接着釋放少量能量轉移到較穩定的亞穩態、在泵浦光源足夠時鉺離子的電子會發生居量反轉（population reverse），即高能階的亞穩態比能階低的基態電子數量多、當適當的光信號通過時，亞穩態電子會發生受激輻射效應，放射出大量同波長光子、但因為存在振動能階，所以波長不是單一而是一個範圍，典型值為1530~1570nm、

最早研究摻鉺光纖放大器的是英國南安普敦大學。

由於超高速率、大容量、長距離光纖通信系統的發展，對作為光纖通信領域的關鍵器件——光纖放大器在功率、帶寬和增益平坦方面提出了新的要求，因此，在未來的光纖通信網絡中，光纖放大器的發展方向主要有以下幾個方面：

(1)EDFA從C-Band向L-Band發展；

(2)寬頻譜、大功率的光纖拉曼放大器；

(3)將局部平坦的EDFA與光纖拉曼放大器進行串聯使用，獲得超寬帶的平坦增益放大器；

(4)發展應變補償的無偏振、單片集成、光橫向連接的半導體光放大器光開關；

(5)研發具有動態增益平坦技術的光纖放大器；

(6)小型化、集成化光纖放大器。

隨着新材料、新技術的不斷突破，光纖放大器在1292~1660nm波長範圍內獲得帶寬為300nm超寬帶將不是夢想，Tbit/s DWDM光網絡傳輸系統將一定會實現。