光(guang)(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)技術是(shi)指不需(xu)要(yao)進行(xing)光(guang)(guang)(guang)(guang)—電—光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)轉換,直接對光(guang)(guang)(guang)(guang)信(xin)(xin)號(hao)(hao)進行(xing)實(shi)時、在線、透明(ming)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)技術。其核心器(qi)件為光(guang)(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi),它是(shi)一(yi)種(zhong)全光(guang)(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi),主要(yao)由(you)增益介質(zhi)、輸入輸出結構(gou)(gou)等構(gou)(gou)成(cheng),其作(zuo)用(yong)是(shi)增強(qiang)光(guang)(guang)(guang)(guang)信(xin)(xin)號(hao)(hao)的(de)(de)功(gong)率,放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)輸入的(de)(de)弱光(guang)(guang)(guang)(guang)信(xin)(xin)號(hao)(hao)。在光(guang)(guang)(guang)(guang)纖通信(xin)(xin)技術中,由(you)傳(chuan)統的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)電混合中繼放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)到(dao)純光(guang)(guang)(guang)(guang)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)是(shi)一(yi)個重(zhong)大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)飛躍(yue)。這(zhe)意味著光(guang)(guang)(guang)(guang)電中繼器(qi)中由(you)于(yu)電子響應(ying)速度和寬帶限制(zhi)所帶來的(de)(de)“電子瓶頸”的(de)(de)影(ying)響將(jiang)不復存在,利用(yong)原(yuan)有的(de)(de)系統進行(xing)高(gao)速率信(xin)(xin)號(hao)(hao)傳(chuan)輸將(jiang)成(cheng)為現實(shi)。同時,它也(ye)使得光(guang)(guang)(guang)(guang)通信(xin)(xin)系統中波(bo)分復用(yong)技術和密集(ji)波(bo)分復用(yong)技術的(de)(de)實(shi)現成(cheng)為可能。
根據放大所采用的增益介質和放大工作原理的不同,可對放大器做不同的區分。按照采用的增益介質可將光放大器分為兩類,一類是半導體放大器,另一類是光纖放大器。前者的增益介質是半導體晶體材料構成的PN結,后者則是光纖。而在光纖放大器中,根據放大機理的不同,又可區分為稀土摻雜放大器(如摻鉺光纖放大器,)和分布式光纖放大器(如拉曼光纖放大器)等。
摻鉺光纖放大器的增益介質是鉺離子,它在光纖制作過程中被摻入纖芯中。其能夠放大的機理及信號波長與鉺離子的能級分布有關。摻鉺光纖的結構如圖,三價的鉺離子位于EDF纖芯中央,這將有利于其max吸收泵浦及信號能量,以產生較佳的放大效果;纖芯外是外徑為125 um的包層;外層是外徑為250 um的保護層,其折射率略大于包層折射率,因而可將從包層中輻射出的光轉移。

光纖通信系統中的光纖放大器之所以大部分采用摻鉺光纖放大器,是因為鉺元素能在1530-1625 nm范圍內提供有用的增益,且石英光纖在這一波長范圍內具有低的衰減。摻鉺光纖產生受激輻射。當用一高功率的泵浦光 λ 注入摻鉺光纖時,將鉺離子從低能級的基態E1激發到高能級E3上。Er3+在高能級上的壽命很短,很快即以無輻射躍遷的形式衰減到亞穩態能級E2 上。由于Er3+ 在能級E2 上壽命較長,在其上的粒子數聚集越來越多,從而在能級E2和E1之間形成粒子數的反轉分布。這樣,當具有1550 nm波長的光信號λEr通過這段摻鉺光纖時,處于亞穩態能級的粒子即以受激輻射的形式躍遷到基態,并產生和入射光信號光(1550 nm)完全一樣的光子,從而大大增加了信號光中的光子數量,也即實現了信號光在摻鉺光纖中輸出時不斷被放大的功能。因此,利用摻鉺光纖即可制成摻鉺光纖放大器EDFA。摻鉺光纖纖芯中鉺的摻雜濃度取決于光纖放大器的設計要求,通常摻雜濃度在100-1000×10-6 ,且集中在3-6 um的纖芯中。
光放大器是光纖通信系統中能對光信號進行放大的一種子系統產品。光放大器的原理基本上是基于激光的受激輻射,通過將泵浦光的能量轉變為信號光的能量實現放大作用。光放大器自從1990年代商業化以來已經深刻改變了光纖通信工業的現狀。光纖放大器是光纖通信系統對光信號直接進行放大的光放大器件。在使用光纖的通信系統中,不需將光信號轉換為電信號,是直接對光信號進行放大的一種技術。