光纖放大器(Optical Fiber Ampler，簡(jiǎn)寫(xiě)OFA)是指運(yùn)用于光纖通信線(xiàn)路中，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大的一種新型全光放大器,為實(shí)現(xiàn)全光通信奠定了一項(xiàng)技術(shù)基礎(chǔ)。根據(jù)它在光纖線(xiàn)路中的位置和作用，一般分為中繼放大、前置放大和功率放大三種。同傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光放大器(SOA)相比較，OFA不需要經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換和信號(hào)再生等復(fù)雜過(guò)程，可直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行全光放大，具有很好的“透明性”，特別適用于長(zhǎng)途光通信的中繼放大。

    根據(jù)放大機(jī)制不同，OFA可分為兩大類(lèi)。

1 非線(xiàn)性O(shè)FA

       非線(xiàn)性O(shè)FA是利用光纖的非線(xiàn)性效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)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(shí)，將產(chǎn)生受激拉曼散射(SRS)或受激布里 淵散射(SBS)，形成對(duì)信號(hào)光的相干放大。非線(xiàn)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(jì)中，如何有效地提高光信號(hào)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(wèn)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(shí) 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(mǎn)足光通信對(duì)大寬帶的需求，并減少非線(xiàn)性損傷。


2 摻稀土OFA

       制作光纖時(shí)，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(lì)后躍遷到亞穩(wěn)定的高激發(fā)態(tài)，在信號(hào)光誘導(dǎo)下，產(chǎn)生受激輻射，形成對(duì)信號(hào)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(gè)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(xiàn)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(zhǎng)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(guó)際上長(zhǎng)途高速光纖通信線(xiàn)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(duì)現(xiàn)有光通信線(xiàn)路的升級(jí)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(duì)溫度敏感，離實(shí)用還有一段距離。