3、光放大器的类型

利用稀土掺杂的光纤放大器（EDFA）
利用半导体制作的半导体光放大器（SOA）
利用光纤非线性效应制作的非线性光纤放大 器（FRA）
一、半导体光放大器SOA
SOA也是一种 重要的光放大 器，其结构类 似于普通的半 导体激光器。
R1
I
R2
半导体光放大器示意图
•半导体光放大器的放大特性主要决定于激光腔的反射特性与 有源层的介质特性。 •根据光放大器端面反射率和工作偏置条件，将半导体光放大 器分为：----法布里－珀罗放大器(FP－SOA) ----行波放大器(TW－SOA)
TW－SOA与FP－SOA的区别在于端面的反射率 大小， TW－SOA具有极低的端面反射率，通 常在0.1%以下。 TW－SOA的增益、增益带宽和噪声特性都可 以满足光纤通信的要求，但如下两个缺点限 制着它在光纤通信中的实际应用：
对光信号偏振态的敏感性； 对光信号增益的饱和性。
Байду номын сангаас
SOA Product
常用的端面接触形式
FC型（face connect平面接触型） 端面为垂直光纤轴心，无凹凸不平的跑光平面。 PC（physical connect 物理接触型） 插针体的端面为抛光的球面，光纤芯子位于球冠的 中心。
常见光纤接头
ST（圆形）光尾纤接头外形图
SC（方型）光尾纤接头外形图
MU光尾纤接头外形图
FC型光尾纤外形图
（2）光衰减器
功能 对光能量进行预期的衰减，是光能量减少。
可变光光衰减器：衰减量可在一定范围内变 化，用于测量光接收机灵敏度和动态范围。
光衰减器的基本原理
在玻璃基片上蒸镀透射系数（或反射系数） 变化很小的金属膜，使通过镀膜玻璃片的光 功率被膜层材料吸收一部分，光强度受到衰 减。金属膜可以是镍铬等化合物材料，光的 衰减量有膜的厚度进行控制。
（1）光纤活动连接器
功能： 1. 实现光纤与光纤之间 的活动连接。 2. 实现光纤与有源器件 之间的活动连接。 3. 实现光纤与无源器件 之间的活动连接。 4. 实现光纤与系统和仪 表之间的活动连接。
套管结构光纤连接器简图
套管
光纤
粘接剂
插针体
把光纤用胶固定在玻璃毛细管的轴心上，磨 平抛光，插入插针套管加上螺帽等固定件就 成了光纤插头。两个这样的光纤插头配上一 个连接插座，就可完成了光纤的活动连接。
光器件(2)
四、无源光器件
无源光器件不需要电源的光通路部件。 无源光器件可分为连接用的部件和功能性部 件两大类。 连接用的部件有各种光连接器，用做光纤和 光纤、部件（设备）和光纤、或部件（设备） 和部件（设备）的连接。 功能性部件有分路器、耦合器、光合波分波 器、光衰减器、光开关和光隔离器等，用于 光的分路、耦合、复用、衰减等方面。
全光型波长转换器
光放大器
光放大器的概述、放大原 理、类型 掺铒光纤放大器 半导体光放大器 光纤拉曼放大器
一、光放大器概述

光放大器的出现，可视为光纤通信发展史上的重 要里程碑。 光放大器出现之前，光纤通信的中继器采用光－ 电－光(O-E-O)变换方式。


装置复杂、耗能多、不能同时放大多个波长信 道，在WDM系统中复杂性和成本倍增。
中心波长（ λ1 λ2 λ3 λn+1 ） ITU-T建议G.652 规定的中心波长及分布是： 标 称 中 心 波 长 以 1552.52nm(193.1THz) 为 中 心，间隔为100GHz（0.8nm）的整数倍。 波长间隔 相邻两中心波长的间隔。
光波分复用器的光学特性
中心波长处插入损耗 插入损耗是指由于波分复用器的引入而产生 的功率损耗。 αi=10lg(P1/P2) Αi插入衰减 P1：第i个复用通道在中心波长λ01上的输入 光功率； P2：第i个复用通道在中心波长λ01上的输出 光功率；
F-P半导体光放大器
入射光从左端面进入，通过具有增益的有源层，到达右端面 后，部分从端面反射，然后反向通过有源层至左端面，部分 光从左端面出射，其余部分又从端面反射，再次通过有源层， 如此反复，使入射光得到放大。 多峰值、带 宽窄，不适 合通信系统 应用，只可 用于一些信 号处理。
行波半导体光放大器
光波分复用器的光学特性
通带 通过频带的宽度。定义为通带内衰减增加 0.5dB是所对应的波长范围。
α
通带
0.5dB
λ0
λ
波长转换器
使信号从一个波长转换到另一个波长的器件。 根据波长转换机理可分为光电型波长转换器 和全光型波长转换器。
光电型波长转换器
（2）全光型波长转换器 主要由半导体光放大器（SOA）构成。
二、掺铒光纤放大器
铒(Er)是一种稀土 元素, 原子序数为 68，它是以三价离 子的形式参与工作 的。 参与激光放大过程 的能带： E1基态； E2受激辐射的高能 级； E3泵浦的高能级；
（3）光耦合器
光分路耦合器的作用是对光信号进行分路和 耦合。
（4）光隔离器
光隔离器是保证光波只能正向传输，避免线 路中由于各种因素而产生的反射光再次进入 激光器而影响激光器的工作稳定性。 光隔离器主要用在激光器或光放大器的后面。
（5）光开关
光开关对光路进行控制，将光接通，或将光 断开。
（6）光波分复用器
波分复用就是将几路不同波长的光信号，合 路以后在一条光纤中传输，在接收端经分路 后恢复成原来的路数。 将不同波长的多个光信号合并为一路的器件 称为光合波器； 将光信号按不同波长分开的器件称为光分波 器。
棱镜型光合波和光分波的原理图
衍射光栅型光合波和光分波的原理图
光波分复用器的光学特性
多波长放大、低成本。

光放大器（O-O）

光放大器的原理



光放大器的功能：提供光信号增益，以补偿 光信号在通路中的传输衰减，增大系统的无 中继传输距离。 在泵浦能量（电或光）的作用下，实现粒子 数反转（非线性光纤放大器除外），然后通 过受激辐射实现对入射光的放大。 光放大器是基于受激辐射或受激散射原理实 现入射光信号放大的一种器件。其机制与激 光器完全相同。实际上，光放大器在结构上 是一个没有反馈或反馈较小的激光器。