光放大器

半导体光放大器的特点是：尺寸很小；增益较高，一般在15〜30dB；频带宽，一般为50〜70nm。存在的主要问题是与光纤的耦合损耗大，为5〜8dB；由于增益与偏振态、温度等因素有关，因此稳定性差；在高速光信号的放大上，仍存在问题；输出功率小，噪声系数较大。

2.光纤放大器

            光纤放大器分为稀土掺杂光纤放大器和利用非线性效应制作的常规光纤放大器。稀土掺杂光纤放大器是利用光纤中稀土掺杂物质引起的增益机制实现光放大的。掺杂的稀土元素有筑（Er）、错（Pr）、饵镜（Er：Yb）共掺杂等。其中掺钾光纤放大器（EDFA）的工作波长为1550nm波段；掺错光纤放大器（PDFA）的工作波长为1300nm波段。EDFA的工作波长为1550nm,与光纤的低损耗窗口一致，是最具吸引力和最为成熟的光纤放大器。它的典型结构如图9.33所示。它包括光路结构和辅助电路部分。光路部分由掺钳光纤、泵浦光源、光耦合器、光隔离器和光滤波器组成。辅助电路主要有电源、自动控制部分和保护电路。

            掺钳光纤是EDFA的核心，它以石英光纤作基础材料.在光纤芯子中掺入一定比例的稀土元素一饵离子（EF+）。这样形成了一种特殊的光纤，这种光纤在一定的泵浦光激励下，处于低能级的Er"可以吸收泵浦光的能量，向高能级跃迁。EF+的能级结构图如图9.34所示。由于EF+在高能级上的寿命很短，很快以无辐射的形式跃迁到亚稳态（4昂〃能级），在该能级上，EF+有较长的寿命，从而在亚稳态和和基态之间形成粒子数反转分布。当1550nm波段的光信号通过这段掺铜光纤时，亚稳态的EF+以受激辐射的形式跃迁到基态，并产生出和入射光信号中的光子一模一样的光子，大大增加了信号光中的光子数量.实现了信号光在掺钳光纤中的放大。

EDFA中的泵浦光源为信号光的放大提供足够的能量，它使处于低能级的EF+被提升到高能级上，使掺供光纤达到粒子数反转分布。一般采用的泵浦光源是半导体激光二极管,其泵浦波长有800nm、980nm和1480nm三种。其中应用最多的是980nm的泵浦光源,因为980nm的泵源具有噪声低、泵浦效率高、驱动电流小、增益平坦性好等优点。

            EDFA的泵浦形式有三种：同向泵浦、反向泵浦和双向泵浦，如图9.35所示。同向泵浦是信号光与泵浦光以同一方向进入掺钳光纤的方式；反向泵浦是信号光与泵浦光从两个不同的方向进入掺饵光纤的方式；同向泵浦则是同向泵浦和反向泵浦同时泵浦的方式。