
光纤放大器是什么?
光纤放大器,(OpticalFiberAmplifier,以下简称“OFA),它是一种全光放大器,用于光纤通信线路,可以实现信号放大。
当前,光放大器技术主要有三种:混合稀土光放大器(如混合光纤放大器EDFA)、PDFA混合光纤放大器、NDFA等。混合光纤放大器等);SOA半导体光放大器;非线性光放大器(如拉曼放大器FRA)、布里渊放大器等。三种类型的光纤放大器的性能比较如下表。
光放大器的主流是掺合光纤放大器。(EDFA),采用980nm和1480nm抽运作为抽运灯源,以掺合光纤为增益介质,使离子Er3粒数反转,信号光入射使亚稳态Er3颗粒受激辐射,产生信号放大,在1525-1565nm有较宽的发射峰值。EDFA适用于C波段和L波段,可以同时放大多个波长,即信道。EDFA因其具有速度透明、增益大、带宽大、噪音低、功率大等特点,成为光通信低损耗窗口的理想光放大器。在应用方面,EDFA可分为单波长和多波长。近年来,微型和阵型EDFA已经成为一种发展趋势。
现在,EDFAEr3离子体4f电子跃迁特性,掺合光纤的增益带宽只能覆盖C波段(1530)~1565nm和L波段(1565nm)~1605nm)。拉曼放大器FRA具有较宽的增益带宽,但需要极高的抽吸功率,而且其结构比较复杂,使得实际应用比较困难。所以,近几年来,研究人员一直致力于开发新型宽带增益光纤。
光纤放大器不仅可以根据其性能分为以上三类,还可以根据其在光纤线路中的位置和功能分为三类:中继放大、外部放大和功率放大。与传统的半导体激光放大器相比,OFA可以直接放大信号,具有良好的“透明度”,特别适用于远程光通信的中继放大,无需经过光电转换、电光转换、信号再生等复杂过程。
纤维放大器存在的问题
光放大器(尤其是EDFA)虽然有很多突出的优点,但目前也存在一些问题。除了附加噪声降低信号SNR外,还有一些其他缺点,如放大器带宽内增益谱不均匀,影响多信道放大性能;ASE噪声、光纤色散和非线性效应的影响会在光放大器级联应用中积累。这些问题必须在应用和系统设计中反复考虑。
光纤放大器主要用于光纤通信
光纤放大器广泛应用于光纤通信、消费电子产品、供电系统、商业广告、医疗和生命科学等领域。近年来,随着信息和通信技术的快速发展,光纤放大器的研发进一步扩大了增益带宽,将光纤通信系统推向了高速、大空间和长距离。由于光纤放大器的独特性能,它广泛应用于DWDM传输系统、光纤CATV和光纤接入网络。
在光纤通信系统中,光放大器不仅可以作为发送机的功率增加放大器来增加发送功率,还可以作为接收器的前置放大器来增强接收灵敏度,还可以代替传统的光-电-光中继器来增加传输距离,实现全光通信。光放大器不仅可以用于远程干线系统,还可以用于光纤分配网,特别是在WDM系统中,可以同时放大多信道。
国外光纤放大器-快速发展起步
自1985年英国南汉普顿大学首次开发混合光纤放大器EDFA以来,海外光纤放大器发展迅速。FiberLabs是海外一家致力于光纤放大器生产和研发的公司、Thorlabs、Teleste、NKTPhotonics、AdValuePhotonics、Crystech、Optilab、MWTechnologies、MenloSystems、Fibercore等。
在光纤通信、光学传感、生物医学光学等方面,日本FiberLabs致力于开发广泛应用的光学设备。产品包括全波段光纤放大器,ASE、SLD、LED光源,以及氯化物夹杂光纤等技术产品。
由微结构特种光纤供应商CrystalFibre和超窄线距光纤激光器制造商Koheras合并而成立的NKTPhotonics公司。NKTPhotonics致力于工业级特殊微结构光纤(光子晶体光纤)的研发和制造。、大功率光纤放大器,超持续白光源,超窄线距DFB光纤激光器等。
国内光纤放大器-后起之秀。
光纤放大器是光纤通信网络的核心部件。虽然目前我国无线通信系统(4G)、5G已经取得了很大的进步,但有线光纤通信系统仍然是国家金融、保密、国防等极其重要和安全的主要手段。