光纤放大器(Optical Fiber Amplifier,简称OFA)是一种提高光信号强度的器件,分为掺稀土元素OFA和非线性OFA。掺稀土OFA中,光纤中掺杂离子在受到泵浦光激励后跃迁到亚稳定的高激发态,在信号光诱导下,产生受激辐射,形成对信号光的相干放大。掺铒光纤放大器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier,简称EDFA)是一种掺稀土OFA。非线性OFA是利用光纤的非线性效应实现对信号光放大的一种激光放大器。当光纤中光功率密度达到一定阈值时,将产生受激拉曼散射(SRS)或受激布里渊散射(SBS),形成对信号光的相干放大。拉曼放大器(Raman)是一种非线性OFA。
EDFA的分类
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按照功率大小来分,可分为普通功率放大器和大功率放大器:
类别 描述 普通功率放大器 单波光功率为1dBm,总的光功率一般为20dBm左右。 大功率放大器 单波光功率为4~7dBm,总的光功率一般大于23dBm。 -
按照放大器中EDFA级联的数量,可以分为单级放大器和多级放大器:
类别 描述 单级放大器 单级EDFA放大器都是固定增益放大器,其增益范围比较小,一般是15~23dB这个区间内的某一个具体值,如23dB增益的单级放大器。 多级放大器 多级EDFA放大器一般采用2级EDFA串联组成,其增益范围可以覆盖16~40dB的某个区间。如最常用的多级放大器增益范围在20~31dB,采用2级EDFA结构。
Raman放大器的分类
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按照拉曼放大器在光纤线路上的位置,可分为前向拉曼和后向拉曼:
类别 描述 前向拉曼 放在线路的发送端,一般接在发端的大功率EDFA放大器之后。 后向拉曼 放在光纤线路的接收端,后面必须要接EDFA放大器。 -
按照拉曼放大器组成形式, 可以分为独立式拉曼,混合式拉曼:
类别 描述 独立式拉曼放大器 拉曼放大器独立存在,早期的前向拉曼,后向拉曼一般独立式拉曼。一般放在一个独立的子架插框之中,其增益在10~20dB左右。 混合式拉曼放大器 拉曼放大器与EDFA组成一个混合放大器,集成在一块单板之中,其增益范围可以覆盖20~50dB各个区间。 随着技术的进步,独立式的拉曼已经逐步被集成的混合式拉曼所取代。
EDFA与Raman放大器的比较
EDFA与拉曼放大器均有增益高、噪声指数低、输出功率大的特点。而二者主要区别如下表所示:
对比项 | EDFA | Raman放大器 |
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增益波长 | 范围固定,工作波长范围在1550nm窗口。 | 在任何类型光纤上都有增益,增益波长由泵浦波长决定,理论上可得到任意波长的信号放大。 |
稳定性 | 增益特性稳定,EDFA对温度不敏感,增益与偏振相关性小,与系统比特率和数据格式无关。 | 不稳定, 强烈的偏振相关增益,采用正交泵浦方式, 瞬态增益,采用后向泵浦方式。 |
增益带宽 | 增益带宽不平坦。 | 增益宽带范围内增益平坦。 |
成本 | 适中。 | 较高。 |
使用注意 | EDFA的光浪涌问题较为明显,峰值光功率可能可以达到几瓦,很可能造成光电转换器和光连接器损坏,建议不要级联使用。 | 拉曼放大器输出光功率比较高,维护过程中严禁眼睛直视光口,一定要先关闭拉曼放大器的激光器才能带纤拔板,避免强光烧伤维护操作人员。 |