DWDM密集波分复用系统光放大器研究

　　三．光放大器的原理与应用

　　光放大器(OA)一般由增益介质、泵浦光和输入输出耦合结构组成， 可以作为前置放大器、线路放大器、功率放大器，是光纤通信中的关键部件之一。其作用就是对复用后的光信号进行光放大，以延长无中继系统或无再生系统的光缆传输距离。一个好的光放大器应具有输出功率高、放大带宽宽、噪声系数低、增益谱平坦等特性。目前光放大器形式主要有三种：1) 利用激光二极管(LD)制作的半导体光放大器(SOA)；2) 利用掺稀土光纤制作的光纤放大器，其中以掺铒光纤放大器(EDFA)为主；3) 利用常规光纤非线性效应制作的分布式光放大器，典型的是光纤拉曼放大器(FRA)。下面对SOA、EDFA和FRA光放大器进行比较。

　　1．半导体光放大器

　　现代光放大器中最早出现的是半导体光放大器（SOA）。它的基本结构、原理和特性与半导体激光器非常相似。它们工作原理都是基于激光半导体介质固有的受激辐射光放大机制，所不同的在于SOA去掉了构成激光振荡的谐振腔，并且SOA是由电流直接激励驱动的。

　　半导体光放大器的优点是尺寸小、频带宽、增益高；但缺点是与光纤的耦合损耗太大、易受环境温度的影响、工作稳定性较差。但半导体光放大器容易集成，适宜同光集成和光电集成电路结合使用。

　　通常光半导体放大器分为两大类：一种是将普通半导体激光器用作光放大器，称为法布里——泊罗（F-P）半导体激光放大器（FPA），另一种是在F-P激光器的两个端面上涂上抗反射膜，以获得宽频、低噪的高输出特性。由于这种放大器是在光行进过程中对光进行放大的，故被称为行波式光放大器。

　　由于半导体光放大器的工作原理决定了其放大增益不是很高，因此半导体放大器在现代光通信系统中作为纯粹功率放大应用较少，它更多的是被用作高速通信网中光开关、光复用／解复用器和波长变换器等光信号处理模块。