DWDM密集波分复用系统光放大器研究

　　一．引言

　　在这个信息爆炸的时代，以因特网技术为主导的数据通信业务，使人们对于带宽和服务的需求永无止境。面对市场需求的急剧扩张，如何提高通信系统的性能，增加系统带宽，以满足不断增长的业务需求成为大家关心的焦点。在众多可选择的方案中，DWDM（波分复用）系统的出现为进一步挖掘和利用光纤的巨大带宽开辟了一块全新的天地。

　　早在光纤通信出现伊始，人们就意识到可以利用光纤的巨大带宽进行波长复用传输，但是在20世纪90年代之前，由于TDM的迅速发展，人们很少去关注其它的技术，以致波长复用技术一直没有重大突破。直到1995年，当时人们在TDM10Gbit/s技术上遇到了挫折，众多的目光就集中在光信号的复用和处理上，此后，DWDM系统才在全球范围内有了广泛的研究和应用。

　　DWDM系统既可用于陆地与海底干线，也可用于市内通信网，还可用于全光通信网。但DWDM系统在带来巨大好处的同时也给系统设计、器件更新等方面带来了极大的挑战。对新型光放大器的需求更是这些挑战中最关键的一项。

　　光放大器技术具有对光信号进行实时、在线、宽带、高增益、低噪声、低功耗以及波长、速率和调制方式透明的直接放大功能，是新一代DWDM系统中不可缺少的关键技术。该技术既解决了衰减对光网络传输距离的限制，又开创了1550nm波段的波分复用，从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用(WDM)、密集波分复用(DWDM)、全光传输、光孤子传输等成为现实，是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑。

　　二．光放大器的历史

　　任何新技术的发展都是一个漫长的过程。光放大器的研究最早可追溯到1960年激光器的发明，但是真正实用化光放大器的研究却是在1980年以后。这期间随着半导体激光器特性的改善，首先出现了利用半导体技术的半导体光放大器SOA（Semiconductor Optical Amplifier）的法布里——泊罗型（F－P）半导体激光放大器，并开始对行波式半导体激光放大器进行研究。另一方面，随着光纤技术的发展，出现了利用光纤非线性效应的光纤拉曼放大器。但在当时都没有得到广泛的应用。1987年，英国南安普敦大学和美国AT&T 贝尔实验室报道了离子态的稀土元素铒在光纤中可以提供1.55μm波长处的光增益，这标志着掺铒光纤放大器（EDFA）的研究取得突破性进展。短短几年时间，EDFA迅速走向实用化，并且在越洋长途光通信系统中得到应用。这期间由于光纤放大器的问世，在1990年到1992年不到两年的时间里光纤系统的容量增加了整整一个数量级，而在此之前为达到相同的增长却花费了整整8年时间。这足以表明了光放大器的巨大作用，为光纤通信展现了无限广阔的发展前景。