- 引言
近年来，通信事业飞速发展，人们日常生活中需要传输的信息量呈爆炸式增长。城域网对光纤系统的传输速率和传输带宽的要求越来越高，大量使用10Gbit/s 波分复用系统（Wavelength Division Multiplexing ,WDM）已成为必然选择。由于现在的电信网中已投入使用的G.652光纤数量巨大，因此出于经济方面的考虑，最好是在城域网中继续使用G.652光纤。G.652光纤的1300nm波段虽然处于零色散区域，但是对光信号的衰减很大，使用WDM技术首先就要解决光信号的放大问题。对于已有的掺铒光纤放大器（Erbrium-doped Fiber Amplifier ,EDFA），在O波段的光纤色散较大，制约了系统的运用。因此如果能开发出1300nm波段的光放大器，这类问题将会得到很好的解决。
二、光放大器
当光信号在光纤中传输一定距离后，其功率必然衰减。当光信号功率衰减到一定程度时，需要在线路的适当距离设置中继站，将光信号放大，这样就可以保证光信号传输更远的距离。光放大有两种形式，一种是通过光/电/光的转换形式，另一种是直接对光信号放大的光放大器。后者由于不受转换速度限制，成本和维护费用较低，可以更好处理模拟信号，成为近年来研究的新趋势。
2.1光放大器的分类：
光放大器可以分为半导体光放大器（Semi-conductor Optical Amplifier, SOA）和光纤放大器（Fiber Amplifier）。而半导体光放大器又可以分为谐振式和形波式，光纤放大器可以分为掺杂光纤放大器和非线性光纤放大器。具体的分类如下图所示：
图1 光放大器的具体分类
2.2掺杂光纤放大器的原理：
掺杂光纤放大器通常是掺杂稀土元素（如铒、钕、铥或镨），光纤的基础材料可以是氟化物玻璃、标准的石英或碲酸盐玻璃。基础材料的选取和掺入元素有关。长途电信系统中最常用的光纤放大器是掺铒光纤放大器，其掺杂少量铒元素。光纤放大器主要包括以下几个部分：泵浦光源、耦合器、活性介质掺杂光纤、滤波器和光隔离器等，如图2所示。泵浦光通过光耦合器入射到掺杂光纤中，将大部分的基态离子泵浦到激发态，对于三能级系统处于激发态的离子会迅速无辐射跃迁到亚稳态。离子的亚稳态寿命相对较长（达到毫秒量级）以至于亚稳态与基态之间的粒子数形成反转状态。如果信号光通过此掺杂光纤，在受激辐射作用下会产生大量与自身状态完全相同的光子，使得光信号的功率增大。将泵浦光和信号光耦合进掺杂光纤，光隔离器可以保证光的单向传输，滤波器可以过滤掉放大器本身产生的自发辐射以降低系统的引入的噪声。
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