传输网中的加油站了解下

加油站作为汽车能源的补给站，决定了我们能走多远。

同样，在光传输网络中，如果光信号能够远距离传输，加油站也是非常重要的光放大器在光传输网络中起着加油站的作用光放大器的出现和发展，克服了高速长距离传输的最大障碍——光功率的限制，是光通信史上的一个重要里程碑

什么是光放大器。

光放大器是一种有源器件，它不经过光—电—光转换，直接放大光信号光放大器的作用是改善衰减的光信号，延长传输距离与再生器需要光—电—光转换放大信号，只能放大单一波长相比，光放大器直接放大光信号，实现全光传输，同时放大全波光信号

光放大器分为半导体光放大器和光纤放大器半导体光放大器，顾名思义，是用半导体材料制成的放大器由于它与光纤的耦合损耗大，噪声高，目前很少使用，所以我们重点研究光纤放大器光纤放大器分为掺稀土元素光纤放大器和非线性光放大器掺稀土元素光纤放大器是在光纤芯中掺入稀土元素组成的放大器掺铒光纤放大器是最常用的一种非线性光放大器是利用光纤的非线性效应制成的放大器，拉曼放大器是最常用的一种

接下来我们将以掺铒光纤放大器和拉曼放大器为代表，了解光纤放大器的工作原理，特性和应用。

掺铒光纤放大器

EDFA是一种由掺铒光纤组成的放大器EDFA的基本元件包括:泵浦激光器，耦合器，掺铒光纤和光隔离器

泵浦激光器:产生工作波长为980纳米或1480纳米的泵浦光。

耦合器:输入光信号和泵浦光合在一起，输入掺铒光纤。

掺铒光纤:在泵浦光的激发下，在其中传输的光信号可以被放大。

光隔离器:防止反射光影响光放大器的工作稳定性，保证光信号只能正向传输。

那么信号是如何放大的呢让我们从掺铒光纤中寻找答案

掺铒光纤中处于N1基态的铒离子被泵浦激光器发射的泵浦光激发，吸收的泵浦光能量从N1的基态变为N3的高能态。

由于N3高能态的不稳定性，铒离子会自发地变成N2亚稳态。

处于N2亚稳态的铒离子受到1550 nm光信号的激发，受激发射回到N1基态在这个过程中，铒离子释放能量，转换成光信号的光功率，光信号被放大

注:处于N2亚稳态的铒离子不仅通过上述受激辐射模式回到N1基态，而且自发地跳到N1基态，产生自发辐射噪声，影响系统的信噪比。

从上述放大过程可以看出，掺铒光纤放大器具有以下四个特点:

根据掺铒光纤放大器在系统中的地位和作用，有三种应用模式:OBA，OLA和OPA。

拉曼光纤放大器

拉曼放大器由泵浦激光器和耦合器组成，其功能与掺铒光纤放大器相同需要注意的是，拉曼放大器光信号的放大过程是在传输光纤中完成的，与EDFA放大器不同根据泵浦光传输方向与光信号传输方向的关系，拉曼放大器分为前向拉曼放大器和后向拉曼放大器

那么拉曼放大器是如何实现信号放大的呢。

拉曼放大器是基于受激拉曼散射，利用传输光纤作为增益介质，通过将强泵浦光的功率转移到信号光来放大信号光。

受激拉曼散射的基本原理是:如果弱信号光和强泵浦光同时在光纤中传输，且弱信号光的波长在强泵浦光的拉曼增益带宽之内，则强泵浦光的能量通过受激拉曼散射耦合到光纤硅材料的振荡模式中，然后以更长的波长即信号光的波长发射出去，从而使弱信号光被放大，获得拉曼增益。

拉曼放大器有以下四个特点:

拉曼放大器在传输系统中如何应用前向拉曼放大器应用于发送端，后向拉曼放大器应用于接收端

掺铒光纤放大器与拉曼光纤放大器

掺铒光纤放大器和拉曼放大器的区别如下表所示。

由于掺铒光纤放大器和拉曼放大器各有优缺点，一般掺铒光纤放大器和拉曼放大器一起使用，可以获得更高的增益，有效降低系统的总噪声，提高系统的信噪比，延长传输距离。

好了，光放大器的介绍就到此为止~

在这个信息交互越来越频繁的时代，光放大器作为传输网络中的加油站，是信息传输途中的能量供应者，保证我们的信息能够顺利传输到目的地，无论目的地是在山的那边还是海的那边...

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