第5章光放大器5.1光放大器概述5.2半導體光放大器5.3摻鉺光纖放大器5.4拉曼光纖放大器第5章光放大器5.1光放大器概述15.1光放大器概述光放大器的重要性光放大器的本質光放大器工作性能光放大器的分類5.1光放大器概述光放大器的重要性2光放大器的重要性放大整形判決再生O/EE/O1.傳統放大技術的缺陷缺點：1、設備復雜、體積太大、耗能多2、系統的穩定性和可靠性不高3、光電轉換限制通信的容量4、尤其在多信道復用和雙向復用光纖通信系統中，將更復雜，并將極其昂貴。未來全光網絡（AON）的發展趨勢：光復用、光交換、光路由，所以必須在光傳輸上實現全光化。光放大器：直接在光域進行放大。光放大器的重要性放大整形判決再生O/EE/O1.傳統放大技3光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器鋪設更多的光纜成本高受器件響應速度限制Internet數據量急劇增長追求更高的傳輸容量提高傳輸速率光時分復用技術系統復雜波分復用光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器4光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器波分復用系統中的光電中繼光接收機光發送機濾波、去噪、恢復、整形；光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器5光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器寬帶寬的光放大器可以對多信道信號同時放大，而不需要進行解復用，光放大器的問世推動了DWDM技術的快速發展。光放大器整形能力較差，在長途干線上需與光電中繼器或色散補償光纖結合使用！采用光放大器的中繼方法OpticalAmplifiersOA最重要的應用光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器6光放大器的重要性3.光放大器促進了光接入網技術的蓬勃發展4.光放大器還將促進光孤子通信技術的實用化5.光放大器是未來全光網絡中不可缺少的重要器件OA從線路上解決了無電再生中繼問題，它還必將與層出不窮的新器件、新技術組合在一起逐步實現光通信系統的全光化。發展歷程：80年代中、后期SOA的研究為主；90年代EDFA(Erbium-dopedfiberamplifier獲得巨大成功，成為光纖通信系統必不可少的器件。光放大器的出現，可視為光纖通信發展史上的重要里程碑。DavidPayne光放大器的重要性3.光放大器促進了光接入網技術的蓬勃發展475.1光放大器概述光放大器的重要性光放大器的本質光放大器工作性能光放大器的分類5.1光放大器概述光放大器的重要性8光放大器的本質基本原理：通過受激輻射或受激散射原理實現對入射光信號的放大，其機理與激光器完全相同。

在泵浦能量（電或光）的作用下，OA的激活物質實現粒子數反轉（非線性光纖放大器除外）然后對注入其中的微弱光信號進行放大，使其獲得足夠的光增益轉變為較強的光信號，然后通過受激輻射實現對入射光信號的直接放大。基本結構：光放大器在結構上是一個沒有反饋或反饋較小的激光器。光放大器的本質基本原理：通過受激輻射或受激散射原理實現對入射9光放大器的本質利用某種具有增益的激活介質對注入其中的微弱光信號進行放大，使其獲得足夠的光增益，變為較強的光信號，從而實現對光信號的直接光放大。被放大的光信號輸入光信號光放大器光放大器的本質利用某種具有增益的激活介質對注入其中的微弱光信10光放大器的本質光放大器是基于受激輻射機理來實現入射光功率放大的。(2)受激輻射(1)能量注入放大器的增益與光頻率、光強有關！光放大器的本質光放大器是基于受激輻射機理來實現入射光功率放大115.1光放大器概述光放大器的重要性光放大器的本質光放大器工作性能光放大器的分類5.1光放大器概述光放大器的重要性12光放大器的工作性能1.光放大器的放大倍數（增益）增益G是描述光放大器對信號放大能力的參數。定義為：G與光放大器的泵浦功率、摻雜光纖的參數和輸入光信號（信號頻率和強度）有很復雜的關系。光放大器的工作性能1.光放大器的放大倍數（增益）增益G是描述13光放大器的工作性能輸入光功率較小時，G是一常數，即輸出光功率PS,OUT與輸入光功率PS,IN成正比例，此時增益G0為光放大器的小信號增益。G0飽和輸出功率：放大器增益降至小信號增益一半時的輸出功率。3dBPout,sat當PS,IN增大到一定值后，光放大器的增益G開始下降。增益飽和現象。飽和區域2.增益飽和表示最大輸出能力放大器的增益與光強有關！光放大器的工作性能輸入光功率較小時，G是一常數，即輸出光功率14光放大器的工作性能3.放大器帶寬放大器的增益與光頻率有關！光放大器的工作性能3.放大器帶寬放大器的增益與光頻率有關！15增益G與輸入光波長的關系：增益譜G()：增益G與信號光波長的關系。光放大器的增益譜不平坦。光放大器的工作性能增益G與輸入光波長的關系：增益譜G()：增益G與信號光波長16光放大器的工作性能4.放大器噪聲(3)噪聲系數信噪比的劣化用噪聲系數Fn表示，定義為輸入信噪比與輸出信噪比的比值。(1)光放大器的噪聲來源：

主要由于自發輻射被放大。自發輻射光子的相位和方向是隨機的。對于有用信號沒有貢獻，就形成了信號帶寬內的噪聲，與放大信號在光纖中一起傳輸、放大，降低了信號光的信噪比。(2)信噪比：正常信號功率與噪聲功率的比值。光放大器的工作性能4.放大器噪聲(3)噪聲系數(1)光放大175.1光放大器概述光放大器的重要性光放大器的本質光放大器工作性能光放大器的分類5.1光放大器概述光放大器的重要性18光放大器的分類光放大器分類半導體光放大器(SOA)摻鉺光纖放大器(EDFA)1550nm非線性光纖放大器摻稀土元素光纖放大器布里淵光纖放大器(FBA)拉曼光纖放大器(FRA)摻鐠光纖放大器(PDFA)1310nm光放大器家族：光放大器的分類光放大器分類半導體光放大器(SOA)摻鉺光纖放19光放大器的分類幾種類型光放大器的比較：光放大器的分類幾種類型光放大器的比較：20光放大器的分類常用光放大器及其工作波段：3、摻鉺光纖放大器（EDFA）4、摻鐠光纖放大器（PDFA）2、光纖拉曼放大器（FRA）1、半導體放大器（SOA）損耗1310nm

1550nm波長SOAFRAEDFAPDFA光放大器的分類常用光放大器及其工作波段：3、摻鉺光纖放大器21第5章光放大器5.1光放大器概述5.2半導體光放大器5.3摻鉺光纖放大器5.4拉曼光纖放大器第5章光放大器5.1光放大器概述225.2半導體光放大器SOA半導體光放大器的工作原理半導體光放大器的工作波段半導體光放大器的優點半導體光放大器的缺點5.2半導體光放大器SOA半導體光放大器的工作原理23SOAProductSOAProduct24耦合光設備注入電流（泵浦）有源區傳輸光纖傳輸光纖包層纖芯放大后的光信號光輸入信號一、工作原理：

在電泵浦源的作用下，半導體材料發生粒子數反轉，當遇到外來光子激勵時，產生受激輻射，對光的能量進行放大。耦合光設備注入電流（泵浦）有源區傳輸光纖傳輸光纖包層纖芯放大25pn外加正向偏壓實現結區粒子數反轉泵浦導致受激輻射，信號光被放大內部的自發輻射產生自發輻射噪聲(ASE)，它也會被放大沒有諧振腔的選擇，SOA將同時輸出放大的光信號和自發輻射噪聲與半導體激光器工作原理類似。pn外加正向偏壓實現結區粒子數反轉泵浦導致受激輻射，信號光被26二、放大波段：1300nm-1600nm三、優點：1、覆蓋1310nm和1550nm的窗口范圍。2、充分利用激光器技術，工藝成熟，便于集成。四、缺點：1、與光纖耦合困難。2、對光的偏振特性敏感。3、噪聲及串擾大。二、放大波段：1300nm-1600nm三、優點：1、覆27第5章光放大器5.1光放大器概述5.2半導體光放大器5.3摻鉺光纖放大器5.4拉曼光纖放大器第5章光放大器5.1光放大器概述285.3摻鉺光纖放大器

(EDFA

Erbium-DopedFiberAmplifier)摻雜光纖放大器利用摻入石英光纖的稀土離子作為增益介質，在泵浦光的激發下實現光信號的放大，放大器的特性主要由摻雜元素決定。工作波長為1550nm的鉺(Er)摻雜光纖放大器(EDFA)工作波長為1300nm的鐠(Pr)摻雜光纖放大器(PDFA)工作波長為1400nm的銩(Tm)摻雜光纖放大器(TDFA)目前，EDFA最為成熟，是光纖通信系統必備器件。5.3摻鉺光纖放大器

(EDFAErbium-Doped295.3摻鉺光纖放大器

(EDFA

Erbium-DopedFiberAmplifier)5.3摻鉺光纖放大器

(EDFAErbium-Doped30摻鉺光纖放大器給光纖通信領域帶來的革命：EDFA解決了系統容量提高的最大的限制——光損耗補償了光纖本身的損耗，使長距離傳輸成為可能大大增加了功率預算的冗余，系統中引入各種新型光器件成為可能支持了最有效的增加光通信容量的方式-WDM推動了全光網絡的研究開發熱潮5.3摻鉺光纖放大器

(EDFA

Erbium-DopedFiberAmplifier)摻鉺光纖放大器給光纖通信領域帶來的革命：EDFA解決了系統容31為什么要用摻鉺光纖放大器：工作頻帶正處于光纖損耗最低處(1525-1565nm)；頻帶寬，可以對多路信號同時放大-波分復用；對數據率/格式透明，系統升級成本低；增益高(>40dB)、輸出功率大(~30dBm)、噪聲低(4~5dB)；全光纖結構，與光纖系統兼容；增益與信號偏振態無關，故穩定性好；所需的泵浦功率低(數十毫瓦)。5.3摻鉺光纖放大器

(EDFA

Erbium-DopedFiberAmplifier)為什么要用摻鉺光纖放大器：工作頻帶正處于光纖損耗最低處(15325.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的結構摻鉺光纖放大器的性能指標摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的優缺點5.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理33摻鉺光纖放大器的工作原理

EDFA采用摻鉺離子單模光纖為增益介質，在泵浦光作用下產生粒子數反轉，在信號光誘導下實現受激輻射放大。Inputsignal1530nm-1570nmAmplifiedoutputsignalPowerlaser(Pump)980nmor1480nmFibercontainingerbiumdopant信號光與波長較其為短的光波(泵浦光)同沿光纖傳輸，泵浦光的能量被光纖中的稀土元素離子吸收而使其躍遷至更高能級，并可通過能級間的受激發射轉移為信號光的能量。信號光沿光纖長度得到放大，泵浦光沿光纖長度不斷衰減。摻鉺光纖放大器的工作原理

EDFA采用摻鉺離子單模光纖為增益34通信窗口和鉺離子：自然界給光通信的禮物:鉺離子的增益譜與光纖傳輸最低損耗窗口重合。GainAbsorption摻鉺光纖放大器的工作原理

通信窗口和鉺離子：自然界給光通信的禮物:鉺離子的增益譜與光纖35鉺纖吸收譜：摻鉺光纖放大器的工作原理

鉺纖吸收譜：摻鉺光纖放大器的工作原理

36EDFA中的Er3+能級結構：泵浦波長可以是520、650、800、980、1480nm波長短于980nm的泵浦效率低，因而通常采用980和1480nm泵浦。鉺離子簡化能級示意圖吸收泵浦光快速非輻射躍遷光放大受激輻射產生噪聲自發輻射受激吸收基態能帶泵浦能帶980nm1480nm亞穩態能帶1550nm摻鉺光纖放大器的工作原理

EDFA中的Er3+能級結構：泵浦波長可以是520、650、37三能級系統v.s.二能級系統：

980nm1480nm1530-1560nm~1s=11ms4I15/24I13/24I11/2非輻射躍遷1480nm1530-1560nm980nm泵浦:三能級系統能夠很好的表述;簡化為二能級模型能夠更貼近現實。1480nm泵浦:二能級系統比較精確摻鉺光纖放大器的工作原理

所以EDFA的工作波長1530-1560nm三能級系統v.s.二能級系統：980nm1480n385.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的結構摻鉺光纖放大器的性能指標摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的優缺點5.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理39EDFA的基本結構及功能：合波器光濾波器泵浦光源ＥＤＦ（摻鉺光纖）信號光光隔離器光隔離器放大的信號光將輸入光信號和泵浦光混合在一起送給ＥＤＦ輸出一個較短波長的激光為ＥＤＦ提供激勵防止反射光影響光放大器的工作穩定性。提供能產生粒子數反轉的工作物質，放大光信號。清除放大器的噪聲，提高系統的信噪比摻鉺光纖放大器的結構

EDFA主要由摻鉺光纖(EDF)、泵浦光源、耦合器、光隔離器及光濾波器組成，結構如圖所示。

EDFA的基本結構及功能：合波器光濾波器泵浦ＥＤＦ（摻鉺光纖40摻鉺光纖放大器的結構

按泵浦方式不同的3種結構：1.同向泵浦摻鉺光纖放大器結構（前向泵浦）

具有好的噪聲特性摻鉺光纖放大器的結構

按泵浦方式不同的3種結構：1.同向泵浦412.反向泵浦摻鉺光纖放大器結構

（后向泵浦）

3.雙向泵浦摻鉺光纖放大器結構

具有較高的輸出信號功率具有更高的輸出信號功率，性能與信號傳輸方向無關摻鉺光纖放大器的結構

2.反向泵浦摻鉺光纖放大器結構（后向泵浦）3.雙向泵浦摻42Er3+DopedFiberPumpPumpInputSignalOutputSignalOpticalIsolator第一級同向泵浦:得到低的噪聲指數第二級反向泵浦:得到高的輸出功率多級泵浦摻鉺光纖放大器的結構

Er3+PumpPumpInputSignalOutpu43三種泵浦方式比較：1.信號輸出功率三種方式的轉換效率分別為61%、76％和77％。在同樣泵浦條件下，同向泵浦式的輸出最低。信號輸出光功率與泵浦光功率的關系摻鉺光纖放大器的結構

三種泵浦方式比較：信號輸出光功率與泵浦光功率的關系摻鉺光纖放44三種泵浦方式比較：2.噪聲特性

輸出功率加大將導致粒子反轉數的下降，因而在未飽和區，同向泵浦式噪聲指數最小，但在飽和區，情況將發生變化。對于不同摻鉺光纖長度，同向泵浦方式噪聲都最小。放大器輸出功率與NF的關系光纖長度與NF的關系摻鉺光纖放大器的結構

三種泵浦方式比較：放大器輸出功率與NF的關系光纖長度與NF的45三種泵浦方式性能差異總結：同向泵浦:噪聲性能好反向泵浦:輸出功率大雙向泵浦:兼有上述優點,但成本高摻鉺光纖放大器的結構

三種泵浦方式性能差異總結：摻鉺光纖放大器的結構

465.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的結構摻鉺光纖放大器的性能指標摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的優缺點5.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理47EDFA的重要指標-增益：

EDFA的輸出功率含信號功率和噪聲功率兩部分，噪聲功率記為PASE，則EDFA的增益為式中，分別是輸出光信號和輸入光信號功率。EDFA的增益通常為15~40dB。大小與鉺離子濃度、泵浦功率和摻鉺光纖長度有關。摻鉺光纖放大器的性能指標

EDFA的重要指標-增益：EDFA的輸出功率48對于給定的放大器長度（EDF長度），增益隨泵浦功率在開始時按指數增加，當泵浦功率超過一定值時，增益增加變緩，并趨于一恒定值。小信號增益隨泵浦功率而變的曲線摻鉺光纖放大器的性能指標

對于給定的放大器長度（EDF長度），增益隨泵浦功率在開始時按49小信號增益隨放大器長度而變的曲線當泵浦功率一定時，放大器在某一最佳長度時獲得最大增益，如果放大器長度超過此值，由于泵浦的消耗，最佳點后的摻鉺光纖不能受到足夠泵浦，而且要吸收已放大的信號能量，導致增益很快下降。因此，在EDFA設計中，需要在摻鉺光纖結構參數的基礎上，選擇合適的泵浦功率和光纖長度，使放大器工作于最佳狀態。摻鉺光纖放大器的性能指標

小信號增益隨放大器長度而變的曲線當泵浦功率一定時，放大器在某50WDM系統要求EDFA具有足夠高的輸出功率，以保證各信道獲得足夠的光功率。方法：多級泵浦221916輸出功率（dBm）15401570EDFA的大功率化(1)：摻鉺光纖放大器的性能指標

WDM系統要求EDFA具有足夠高的輸出功率，以保證各信道獲得51EDFA的大功率化(2)：=0.7%=1.3%纖芯內包層外包層用于制作大功率EDFA的雙包層光纖結構圖芯層：5m內包層：50m芯層(摻鉺)，傳播信號層(SM)內包層，傳播泵浦光(MM)雙包層光纖是實現EDFA的重要技術，信號光在中心的纖芯里以單模傳播，而泵浦光則在內包層中以多模傳輸。摻鉺光纖放大器的性能指標

EDFA的大功率化(2)：=0.7%=1.3%纖芯內包層525.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的結構摻鉺光纖放大器的性能指標摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的優缺點5.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理53局域網的功率放大器：補償分配損耗，增大網絡節點數摻鉺光纖放大器的應用Inlineamplifier線路放大器（LA）：在光纖線路中每隔一段距離設置一個光纖放大器，以延長干線網的傳輸距離。Boosteramplifier功率放大器（BA）：放在光發射機后，以提高發射光功率，對其噪聲要求不高，飽和輸出功率是主要參數。Pre-amplifier前置放大器（PA）：放在光接收機之前，放大微弱的光信號，以改善光接收靈敏度，對噪聲要求苛刻。局域網的功率放大器：補償分配損耗，增大網絡節點數摻鉺光纖放大541.EDFA用作前置放大器

光接收器之前，提高接收機靈敏度可提高10～20dB。即，在光信號進入接收機前，得到放大，以抑制接收機內的噪聲。小信號放大，要求低噪聲，但輸出飽和功率則不要求很高。摻鉺光纖放大器的應用1.EDFA用作前置放大器光接收器之前，提高接收機552.EDFA用作功率放大器

放在光發射機之后用來提升輸出功率，將通信距離延長10-20km。通信距離由放大器增益及光纖損耗決定，功率放大器除了要求低噪聲外，還要求高飽和輸出功率。摻鉺光纖放大器的應用2.EDFA用作功率放大器放在光發射機之后用來563.EDFA用作線路放大器

非常適合用在海底光纜，沒有電中繼器的光-電-光過程。用EDFA可代替半導體光放大器，對線路中的光信號直接進行放大，使得全光通信技術得以實現。摻鉺光纖放大器的應用3.EDFA用作線路放大器非常適合用在海底光574.EDFA用作本地網放大器EDFA+WDM結合可在寬帶本地網，特別在電視分配網中得到應用。它補償由于分路帶來的損耗及其他損耗，極大地擴大了網徑和用戶數量。

58摻鉺光纖放大器的應用4.EDFA用作本地網放大器EDFA+WDM結合可在58摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的應用595.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的結構摻鉺光纖放大器的性能指標摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的優缺點5.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理60ＥＤＦＡ的優點摻鉺光纖放大器的主要優點1)工作波長與單模光纖的最小衰減窗口一致。2)耦合效率高。由于是光纖放大器，易與傳輸光纖耦合連接。3)能量轉換效率高。摻鉺光纖EDF的纖芯比傳輸光纖小，信號光和泵浦光同時在摻鉺光纖EDF中傳播，光能量非常集中。這使得光與增益介質Er離子的作用非常充分，加之適當長度的摻鉺光纖，因而光能量的轉換效率高。4)增益高、噪聲指數較低、輸出功率大，信道間串擾很低。5)增益特性穩定：EDFA對溫度不敏感，增益與偏振相關性小。6)增益特性與系統比特率和數據格式無關。ＥＤＦＡ的優點摻鉺光纖放大器的主要優點61ＥＤＦＡ的缺點摻鉺光纖放大器的主要缺點1)增益波長范圍固定：Er離子的能級之間的能級差決定了EDFA的工作波長范圍是固定的，只能在1550nm窗口。這也是摻稀土離子光纖放大器的局限性，又例如，摻鐠光纖放大器只能工作在1310nm窗口。2)增益帶寬不平坦：EDFA的增益帶寬很寬，但EFDA本身的增益譜不平坦。在WDM系統中應用時必須采取特殊的技術使其增益平坦。3)光浪涌問題：采用EDFA可使輸入光功率迅速增大，但由于EDFA的動態增益變化較慢，在輸入信號能量跳變的瞬間，將產生光浪涌，即輸出光功率出現尖峰，尤其是當EDFA級聯時，光浪涌現象更為明顯。峰值光功率可以達到幾瓦，有可能造成O/E變換器和光連接器端面的損壞ＥＤＦＡ的缺點摻鉺光纖放大器的主要缺點62EDFA的優點和缺點（另一版本，可課下參考）優點：工作頻帶正處于光纖損耗最低處(1525-1565nm)；能量轉換效率高。激光工作物質集中在光纖芯子的近軸部分，而信號光和泵浦光也在近軸部分最強，則光與物質作用很充分。頻帶寬，可以對多路信號同時放大-波分復用；增益高，噪聲低，輸出功率大。增益達40dB。輸出功率在單向泵浦14dBm，雙向泵浦17dBm-20dBm，充分泵浦時，噪聲系數可低至3－4dB，串話也很小。EDFA的優點和缺點（另一版本，可課下632.6EDFA的優點和缺點優點：增益特性不敏感。對溫度不敏感，在100℃內增益特性保持穩定。可實現信號的透明傳輸。在波分復用系統中，同時傳輸模擬信號和數字信號，高速率信號和低速率信號。缺點：波長固定，只能放大1.55μm左右的光波。換用不同基質的光纖時，鉺離子能級也只能發生很小的變化，可調節的波長有限，只能換用其他元素。增益帶寬不平坦。在WDM系統中需要采用特殊的手段來進行增益譜補償。2.6EDFA的優點和缺點優點：增益特性不敏感。對溫度不敏64第5章光放大器5.1光放大器概述5.2半導體光放大器5.3摻鉺光纖放大器5.4拉曼光纖放大器第5章光放大器5.1光放大器概述655.4拉曼光纖放大器RFA拉曼光纖放大器的發展歷史拉曼光纖放大器的工作原理拉曼光纖放大器的優缺點5.4拉曼光纖放大器RFA拉曼光纖放大器的發展歷史66光纖拉曼放大器FRA的發展歷史拉曼(Raman)現象在1928年被發現，拉曼放大技術從1984年開始研究并應用。90年代早期，摻鉺光纖放大器取代它成為焦點，光纖拉曼放大器（FRA）受到冷遇。隨著光纖通信網容量的增加，對放大器提出新的要求，傳統的EDFA已很難滿足，FRA再次成為研究的熱點。泵浦功率大轉換效率低只能工作在1530~1564nm之間的C波段光纖拉曼放大器FRA的發展歷史拉曼(Raman)現象在19267人們對FRA的興趣來源于這種放大器可以提供整個波長波段的放大。通過適當改變泵浦激光波長，就可以達到在任意波段進行寬帶光放大，甚至可在1270～1670nm整個波段內提供放大。特別是高功率二極管泵浦激光器的迅猛發展，又為FRA的實現奠定了堅實的基礎。拉曼光纖放大器逐漸引起人們的重視，但拉曼光纖放大器距離真正商用化還有一段距離。EDFA+拉曼放大器，是目前的通信系統中比較成熟的一種方式。光纖拉曼放大器FRA的發展歷史光纖拉曼放大器FRA的發展歷史685.4拉曼光纖放大器RFA拉曼光纖放大器的發展歷史拉曼光纖放大器的工作原理拉曼光纖放大器的優缺點5.4拉曼光纖放大器RFA拉曼光纖放大器的發展歷史69光纖拉曼放大器FRA的工作原理拉曼散射基本原理：在許多非線性光學介質中，高能量（波長較短）的泵浦光散射，將一部分入射功率轉移給另一較低頻率的光波，這個低頻與高頻相比的偏移量由介質的振動模式決定。波長喇曼效應FRA實現放大是基于光纖中的非線性效應：受激拉曼散射（StimulatedRamanScattering，SRS）。光纖拉曼放大器FRA的工作原理拉曼散射基本原理：在許多非線性70波長光功率(dB)1550nm1450nm光纖(b)有泵激光的1550nm傳輸1450nm1550nm如果光纖中同時存在兩個光束，會發生受激拉曼散射。圖中一個弱信號和一個強泵浦光同時在光纖中傳輸，高頻、高能量（波長較短）為泵浦光；低頻、被放大（波長較長）為信號光。并使弱信號波長置于泵浦光的拉曼增益帶寬內，當泵浦功率增加到一定值時，光纖呈現非線性，出現受激發拉曼散射，弱信號即可被放大。這種基于SRS機制的光放大器稱為光纖拉曼放大器FRA。FRA是靠非線性散射實現放大功能，不需要能級間粒子數反轉光纖拉曼放大器FRA的工作原理波長光功率(dB)1550nm1450nm光纖(b)有泵激光71思考題：拉曼放大器與受激輻射的光放大器工作原理有何不同？2.拉曼放大的信號波長取決于泵浦光子頻率和石英分子的振動頻率，而受激輻射放大的光波長與泵浦光頻率無關。

1.受激輻射的光放大器需要粒子數反轉分布，而拉曼放大不需要粒子數反轉分布，因為分子不吸收信號光子；光纖拉曼放大器FRA的工作原理思考題：拉曼放大器與受激輻射的1.受激輻射的光放大器需要粒子725.4拉曼光纖放大器RFA拉曼光纖放大器的發展歷史拉曼光纖放大器的工作原理拉曼光纖放大器的優缺點5.4拉曼光纖放大器RFA拉曼光纖放大器的發展歷史73FRA具有以下優點：(1)更寬的頻段提供放大，增益波長由泵浦光波長決定，只要泵浦源的波長適當，理論上可以得到任意波長的信號放大，為波分復用進一步增加容量拓寬了空間。(2)增益介質可以為傳輸光纖本身，與EDFA相比，即使甭浦源失效，也不會增加額外的損失。特別是當采用分布式拉曼放大，光纖中各處的信號光功率都比較小，從而可降低各種光纖非線性效應的影響。(3)噪聲指數低，可提升原系統的信噪比。光纖拉曼放大器FRA的優缺點

(4)拉曼增益譜比較寬，如果采用多個泵浦源，則可容易地實現寬帶放大。(5)FRA的飽和功率比較高，增益譜調節方式可通過優化配置泵浦光波長和強度來實現。(6)拉曼放大的作用時間短，為飛秒(10-15s)級，可實現超短脈沖的放大。FRA具有以下優點：(2)增益介質可以為傳輸光纖本身，與E74FRA具有以下缺點：(1)拉曼光纖放大器所需要的泵浦光功率高。分立式幾瓦到幾十瓦，分布式幾百毫瓦；EDFA只有幾十毫瓦。(2)作用距離太長，增益系數偏低。(3)對偏振敏感。(4)光纖長度過長。光纖拉曼放大器FRA的優缺點

FRA具有以下缺點：(1)拉曼光纖放大器所需要的泵浦光功率高75第5章光放大器5.1光放大器概述5.2半導體光放大器5.3摻鉺光纖放大器5.4拉曼光纖放大器第5章光放大器5.1光放大器概述765.1光放大器概述光放大器的重要性光放大器的本質光放大器工作性能光放大器的分類5.1光放大器概述光放大器的重要性77光放大器的重要性放大整形判決再生O/EE/O1.傳統放大技術的缺陷缺點：1、設備復雜、體積太大、耗能多2、系統的穩定性和可靠性不高3、光電轉換限制通信的容量4、尤其在多信道復用和雙向復用光纖通信系統中，將更復雜，并將極其昂貴。未來全光網絡（AON）的發展趨勢：光復用、光交換、光路由，所以必須在光傳輸上實現全光化。光放大器：直接在光域進行放大。光放大器的重要性放大整形判決再生O/EE/O1.傳統放大技78光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器鋪設更多的光纜成本高受器件響應速度限制Internet數據量急劇增長追求更高的傳輸容量提高傳輸速率光時分復用技術系統復雜波分復用光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器79光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器波分復用系統中的光電中繼光接收機光發送機濾波、去噪、恢復、整形；光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器80光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器寬帶寬的光放大器可以對多信道信號同時放大，而不需要進行解復用，光放大器的問世推動了DWDM技術的快速發展。光放大器整形能力較差，在長途干線上需與光電中繼器或色散補償光纖結合使用！采用光放大器的中繼方法OpticalAmplifiersOA最重要的應用光放大器的重要性2.波分復用WDM技術的實用化需要光放大器81光放大器的重要性3.光放大器促進了光接入網技術的蓬勃發展4.光放大器還將促進光孤子通信技術的實用化5.光放大器是未來全光網絡中不可缺少的重要器件OA從線路上解決了無電再生中繼問題，它還必將與層出不窮的新器件、新技術組合在一起逐步實現光通信系統的全光化。發展歷程：80年代中、后期SOA的研究為主；90年代EDFA(Erbium-dopedfiberamplifier獲得巨大成功，成為光纖通信系統必不可少的器件。光放大器的出現，可視為光纖通信發展史上的重要里程碑。DavidPayne光放大器的重要性3.光放大器促進了光接入網技術的蓬勃發展4825.1光放大器概述光放大器的重要性光放大器的本質光放大器工作性能光放大器的分類5.1光放大器概述光放大器的重要性83光放大器的本質基本原理：通過受激輻射或受激散射原理實現對入射光信號的放大，其機理與激光器完全相同。

在泵浦能量（電或光）的作用下，OA的激活物質實現粒子數反轉（非線性光纖放大器除外）然后對注入其中的微弱光信號進行放大，使其獲得足夠的光增益轉變為較強的光信號，然后通過受激輻射實現對入射光信號的直接放大。基本結構：光放大器在結構上是一個沒有反饋或反饋較小的激光器。光放大器的本質基本原理：通過受激輻射或受激散射原理實現對入射84光放大器的本質利用某種具有增益的激活介質對注入其中的微弱光信號進行放大，使其獲得足夠的光增益，變為較強的光信號，從而實現對光信號的直接光放大。被放大的光信號輸入光信號光放大器光放大器的本質利用某種具有增益的激活介質對注入其中的微弱光信85光放大器的本質光放大器是基于受激輻射機理來實現入射光功率放大的。(2)受激輻射(1)能量注入放大器的增益與光頻率、光強有關！光放大器的本質光放大器是基于受激輻射機理來實現入射光功率放大865.1光放大器概述光放大器的重要性光放大器的本質光放大器工作性能光放大器的分類5.1光放大器概述光放大器的重要性87光放大器的工作性能1.光放大器的放大倍數（增益）增益G是描述光放大器對信號放大能力的參數。定義為：G與光放大器的泵浦功率、摻雜光纖的參數和輸入光信號（信號頻率和強度）有很復雜的關系。光放大器的工作性能1.光放大器的放大倍數（增益）增益G是描述88光放大器的工作性能輸入光功率較小時，G是一常數，即輸出光功率PS,OUT與輸入光功率PS,IN成正比例，此時增益G0為光放大器的小信號增益。G0飽和輸出功率：放大器增益降至小信號增益一半時的輸出功率。3dBPout,sat當PS,IN增大到一定值后，光放大器的增益G開始下降。增益飽和現象。飽和區域2.增益飽和表示最大輸出能力放大器的增益與光強有關！光放大器的工作性能輸入光功率較小時，G是一常數，即輸出光功率89光放大器的工作性能3.放大器帶寬放大器的增益與光頻率有關！光放大器的工作性能3.放大器帶寬放大器的增益與光頻率有關！90增益G與輸入光波長的關系：增益譜G()：增益G與信號光波長的關系。光放大器的增益譜不平坦。光放大器的工作性能增益G與輸入光波長的關系：增益譜G()：增益G與信號光波長91光放大器的工作性能4.放大器噪聲(3)噪聲系數信噪比的劣化用噪聲系數Fn表示，定義為輸入信噪比與輸出信噪比的比值。(1)光放大器的噪聲來源：

主要由于自發輻射被放大。自發輻射光子的相位和方向是隨機的。對于有用信號沒有貢獻，就形成了信號帶寬內的噪聲，與放大信號在光纖中一起傳輸、放大，降低了信號光的信噪比。(2)信噪比：正常信號功率與噪聲功率的比值。光放大器的工作性能4.放大器噪聲(3)噪聲系數(1)光放大925.1光放大器概述光放大器的重要性光放大器的本質光放大器工作性能光放大器的分類5.1光放大器概述光放大器的重要性93光放大器的分類光放大器分類半導體光放大器(SOA)摻鉺光纖放大器(EDFA)1550nm非線性光纖放大器摻稀土元素光纖放大器布里淵光纖放大器(FBA)拉曼光纖放大器(FRA)摻鐠光纖放大器(PDFA)1310nm光放大器家族：光放大器的分類光放大器分類半導體光放大器(SOA)摻鉺光纖放94光放大器的分類幾種類型光放大器的比較：光放大器的分類幾種類型光放大器的比較：95光放大器的分類常用光放大器及其工作波段：3、摻鉺光纖放大器（EDFA）4、摻鐠光纖放大器（PDFA）2、光纖拉曼放大器（FRA）1、半導體放大器（SOA）損耗1310nm

1550nm波長SOAFRAEDFAPDFA光放大器的分類常用光放大器及其工作波段：3、摻鉺光纖放大器96第5章光放大器5.1光放大器概述5.2半導體光放大器5.3摻鉺光纖放大器5.4拉曼光纖放大器第5章光放大器5.1光放大器概述975.2半導體光放大器SOA半導體光放大器的工作原理半導體光放大器的工作波段半導體光放大器的優點半導體光放大器的缺點5.2半導體光放大器SOA半導體光放大器的工作原理98SOAProductSOAProduct99耦合光設備注入電流（泵浦）有源區傳輸光纖傳輸光纖包層纖芯放大后的光信號光輸入信號一、工作原理：

在電泵浦源的作用下，半導體材料發生粒子數反轉，當遇到外來光子激勵時，產生受激輻射，對光的能量進行放大。耦合光設備注入電流（泵浦）有源區傳輸光纖傳輸光纖包層纖芯放大100pn外加正向偏壓實現結區粒子數反轉泵浦導致受激輻射，信號光被放大內部的自發輻射產生自發輻射噪聲(ASE)，它也會被放大沒有諧振腔的選擇，SOA將同時輸出放大的光信號和自發輻射噪聲與半導體激光器工作原理類似。pn外加正向偏壓實現結區粒子數反轉泵浦導致受激輻射，信號光被101二、放大波段：1300nm-1600nm三、優點：1、覆蓋1310nm和1550nm的窗口范圍。2、充分利用激光器技術，工藝成熟，便于集成。四、缺點：1、與光纖耦合困難。2、對光的偏振特性敏感。3、噪聲及串擾大。二、放大波段：1300nm-1600nm三、優點：1、覆102第5章光放大器5.1光放大器概述5.2半導體光放大器5.3摻鉺光纖放大器5.4拉曼光纖放大器第5章光放大器5.1光放大器概述1035.3摻鉺光纖放大器

(EDFA

Erbium-DopedFiberAmplifier)摻雜光纖放大器利用摻入石英光纖的稀土離子作為增益介質，在泵浦光的激發下實現光信號的放大，放大器的特性主要由摻雜元素決定。工作波長為1550nm的鉺(Er)摻雜光纖放大器(EDFA)工作波長為1300nm的鐠(Pr)摻雜光纖放大器(PDFA)工作波長為1400nm的銩(Tm)摻雜光纖放大器(TDFA)目前，EDFA最為成熟，是光纖通信系統必備器件。5.3摻鉺光纖放大器

(EDFAErbium-Doped1045.3摻鉺光纖放大器

(EDFA

Erbium-DopedFiberAmplifier)5.3摻鉺光纖放大器

(EDFAErbium-Doped105摻鉺光纖放大器給光纖通信領域帶來的革命：EDFA解決了系統容量提高的最大的限制——光損耗補償了光纖本身的損耗，使長距離傳輸成為可能大大增加了功率預算的冗余，系統中引入各種新型光器件成為可能支持了最有效的增加光通信容量的方式-WDM推動了全光網絡的研究開發熱潮5.3摻鉺光纖放大器

(EDFA

Erbium-DopedFiberAmplifier)摻鉺光纖放大器給光纖通信領域帶來的革命：EDFA解決了系統容106為什么要用摻鉺光纖放大器：工作頻帶正處于光纖損耗最低處(1525-1565nm)；頻帶寬，可以對多路信號同時放大-波分復用；對數據率/格式透明，系統升級成本低；增益高(>40dB)、輸出功率大(~30dBm)、噪聲低(4~5dB)；全光纖結構，與光纖系統兼容；增益與信號偏振態無關，故穩定性好；所需的泵浦功率低(數十毫瓦)。5.3摻鉺光纖放大器

(EDFA

Erbium-DopedFiberAmplifier)為什么要用摻鉺光纖放大器：工作頻帶正處于光纖損耗最低處(151075.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的結構摻鉺光纖放大器的性能指標摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的優缺點5.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理108摻鉺光纖放大器的工作原理

EDFA采用摻鉺離子單模光纖為增益介質，在泵浦光作用下產生粒子數反轉，在信號光誘導下實現受激輻射放大。Inputsignal1530nm-1570nmAmplifiedoutputsignalPowerlaser(Pump)980nmor1480nmFibercontainingerbiumdopant信號光與波長較其為短的光波(泵浦光)同沿光纖傳輸，泵浦光的能量被光纖中的稀土元素離子吸收而使其躍遷至更高能級，并可通過能級間的受激發射轉移為信號光的能量。信號光沿光纖長度得到放大，泵浦光沿光纖長度不斷衰減。摻鉺光纖放大器的工作原理

EDFA采用摻鉺離子單模光纖為增益109通信窗口和鉺離子：自然界給光通信的禮物:鉺離子的增益譜與光纖傳輸最低損耗窗口重合。GainAbsorption摻鉺光纖放大器的工作原理

通信窗口和鉺離子：自然界給光通信的禮物:鉺離子的增益譜與光纖110鉺纖吸收譜：摻鉺光纖放大器的工作原理

鉺纖吸收譜：摻鉺光纖放大器的工作原理

111EDFA中的Er3+能級結構：泵浦波長可以是520、650、800、980、1480nm波長短于980nm的泵浦效率低，因而通常采用980和1480nm泵浦。鉺離子簡化能級示意圖吸收泵浦光快速非輻射躍遷光放大受激輻射產生噪聲自發輻射受激吸收基態能帶泵浦能帶980nm1480nm亞穩態能帶1550nm摻鉺光纖放大器的工作原理

EDFA中的Er3+能級結構：泵浦波長可以是520、650、112三能級系統v.s.二能級系統：

980nm1480nm1530-1560nm~1s=11ms4I15/24I13/24I11/2非輻射躍遷1480nm1530-1560nm980nm泵浦:三能級系統能夠很好的表述;簡化為二能級模型能夠更貼近現實。1480nm泵浦:二能級系統比較精確摻鉺光纖放大器的工作原理

所以EDFA的工作波長1530-1560nm三能級系統v.s.二能級系統：980nm1480n1135.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的結構摻鉺光纖放大器的性能指標摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的優缺點5.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理114EDFA的基本結構及功能：合波器光濾波器泵浦光源ＥＤＦ（摻鉺光纖）信號光光隔離器光隔離器放大的信號光將輸入光信號和泵浦光混合在一起送給ＥＤＦ輸出一個較短波長的激光為ＥＤＦ提供激勵防止反射光影響光放大器的工作穩定性。提供能產生粒子數反轉的工作物質，放大光信號。清除放大器的噪聲，提高系統的信噪比摻鉺光纖放大器的結構

EDFA主要由摻鉺光纖(EDF)、泵浦光源、耦合器、光隔離器及光濾波器組成，結構如圖所示。

EDFA的基本結構及功能：合波器光濾波器泵浦ＥＤＦ（摻鉺光纖115摻鉺光纖放大器的結構

按泵浦方式不同的3種結構：1.同向泵浦摻鉺光纖放大器結構（前向泵浦）

具有好的噪聲特性摻鉺光纖放大器的結構

按泵浦方式不同的3種結構：1.同向泵浦1162.反向泵浦摻鉺光纖放大器結構

（后向泵浦）

3.雙向泵浦摻鉺光纖放大器結構

具有較高的輸出信號功率具有更高的輸出信號功率，性能與信號傳輸方向無關摻鉺光纖放大器的結構

2.反向泵浦摻鉺光纖放大器結構（后向泵浦）3.雙向泵浦摻117Er3+DopedFiberPumpPumpInputSignalOutputSignalOpticalIsolator第一級同向泵浦:得到低的噪聲指數第二級反向泵浦:得到高的輸出功率多級泵浦摻鉺光纖放大器的結構

Er3+PumpPumpInputSignalOutpu118三種泵浦方式比較：1.信號輸出功率三種方式的轉換效率分別為61%、76％和77％。在同樣泵浦條件下，同向泵浦式的輸出最低。信號輸出光功率與泵浦光功率的關系摻鉺光纖放大器的結構

三種泵浦方式比較：信號輸出光功率與泵浦光功率的關系摻鉺光纖放119三種泵浦方式比較：2.噪聲特性

輸出功率加大將導致粒子反轉數的下降，因而在未飽和區，同向泵浦式噪聲指數最小，但在飽和區，情況將發生變化。對于不同摻鉺光纖長度，同向泵浦方式噪聲都最小。放大器輸出功率與NF的關系光纖長度與NF的關系摻鉺光纖放大器的結構

三種泵浦方式比較：放大器輸出功率與NF的關系光纖長度與NF的120三種泵浦方式性能差異總結：同向泵浦:噪聲性能好反向泵浦:輸出功率大雙向泵浦:兼有上述優點,但成本高摻鉺光纖放大器的結構

三種泵浦方式性能差異總結：摻鉺光纖放大器的結構

1215.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的結構摻鉺光纖放大器的性能指標摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的優缺點5.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理122EDFA的重要指標-增益：

EDFA的輸出功率含信號功率和噪聲功率兩部分，噪聲功率記為PASE，則EDFA的增益為式中，分別是輸出光信號和輸入光信號功率。EDFA的增益通常為15~40dB。大小與鉺離子濃度、泵浦功率和摻鉺光纖長度有關。摻鉺光纖放大器的性能指標

EDFA的重要指標-增益：EDFA的輸出功率123對于給定的放大器長度（EDF長度），增益隨泵浦功率在開始時按指數增加，當泵浦功率超過一定值時，增益增加變緩，并趨于一恒定值。小信號增益隨泵浦功率而變的曲線摻鉺光纖放大器的性能指標

對于給定的放大器長度（EDF長度），增益隨泵浦功率在開始時按124小信號增益隨放大器長度而變的曲線當泵浦功率一定時，放大器在某一最佳長度時獲得最大增益，如果放大器長度超過此值，由于泵浦的消耗，最佳點后的摻鉺光纖不能受到足夠泵浦，而且要吸收已放大的信號能量，導致增益很快下降。因此，在EDFA設計中，需要在摻鉺光纖結構參數的基礎上，選擇合適的泵浦功率和光纖長度，使放大器工作于最佳狀態。摻鉺光纖放大器的性能指標

小信號增益隨放大器長度而變的曲線當泵浦功率一定時，放大器在某125WDM系統要求EDFA具有足夠高的輸出功率，以保證各信道獲得足夠的光功率。方法：多級泵浦221916輸出功率（dBm）15401570EDFA的大功率化(1)：摻鉺光纖放大器的性能指標

WDM系統要求EDFA具有足夠高的輸出功率，以保證各信道獲得126EDFA的大功率化(2)：=0.7%=1.3%纖芯內包層外包層用于制作大功率EDFA的雙包層光纖結構圖芯層：5m內包層：50m芯層(摻鉺)，傳播信號層(SM)內包層，傳播泵浦光(MM)雙包層光纖是實現EDFA的重要技術，信號光在中心的纖芯里以單模傳播，而泵浦光則在內包層中以多模傳輸。摻鉺光纖放大器的性能指標

EDFA的大功率化(2)：=0.7%=1.3%纖芯內包層1275.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的結構摻鉺光纖放大器的性能指標摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的優缺點5.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理128局域網的功率放大器：補償分配損耗，增大網絡節點數摻鉺光纖放大器的應用Inlineamplifier線路放大器（LA）：在光纖線路中每隔一段距離設置一個光纖放大器，以延長干線網的傳輸距離。Boosteramplifier功率放大器（BA）：放在光發射機后，以提高發射光功率，對其噪聲要求不高，飽和輸出功率是主要參數。Pre-amplifier前置放大器（PA）：放在光接收機之前，放大微弱的光信號，以改善光接收靈敏度，對噪聲要求苛刻。局域網的功率放大器：補償分配損耗，增大網絡節點數摻鉺光纖放大1291.EDFA用作前置放大器

光接收器之前，提高接收機靈敏度可提高10～20dB。即，在光信號進入接收機前，得到放大，以抑制接收機內的噪聲。小信號放大，要求低噪聲，但輸出飽和功率則不要求很高。摻鉺光纖放大器的應用1.EDFA用作前置放大器光接收器之前，提高接收機1302.EDFA用作功率放大器

放在光發射機之后用來提升輸出功率，將通信距離延長10-20km。通信距離由放大器增益及光纖損耗決定，功率放大器除了要求低噪聲外，還要求高飽和輸出功率。摻鉺光纖放大器的應用2.EDFA用作功率放大器放在光發射機之后用來1313.EDFA用作線路放大器

非常適合用在海底光纜，沒有電中繼器的光-電-光過程。用EDFA可代替半導體光放大器，對線路中的光信號直接進行放大，使得全光通信技術得以實現。摻鉺光纖放大器的應用3.EDFA用作線路放大器非常適合用在海底光1324.EDFA用作本地網放大器EDFA+WDM結合可在寬帶本地網，特別在電視分配網中得到應用。它補償由于分路帶來的損耗及其他損耗，極大地擴大了網徑和用戶數量。

133摻鉺光纖放大器的應用4.EDFA用作本地網放大器EDFA+WDM結合可在133摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的應用1345.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理摻鉺光纖放大器的結構摻鉺光纖放大器的性能指標摻鉺光纖放大器的應用摻鉺光纖放大器的優缺點5.1摻鉺光纖放大器EDFA摻鉺光纖放大器的工作原理135ＥＤＦＡ的優點摻鉺光纖放大器的主要優點1)工作波長與單模光纖的最小衰減窗口一致。2)耦合效率高。由于是光纖放大器，易與傳輸光纖耦合連接。3)能量轉換效率高。摻鉺光纖EDF的纖芯比傳輸光纖小，信號光和泵浦光同時在摻鉺光纖EDF中傳播，光能量非常集中。這使得光與增益介質Er離子的作用非常充分，加之適當長度的摻鉺光纖，因而光能量的轉換效率高。4)增益高、噪聲指數較低、輸出功率大，信道間串擾很低。5)增益特性穩定：EDFA對溫度不敏感，增益與偏振相關性小。6)增益特性與系統比特率和數據格式無關。ＥＤＦＡ的優點摻鉺光纖放大器的主要優點136ＥＤＦＡ的缺點摻鉺光纖放大器的主要缺點1)增益波長范圍固定：Er離子的能級之間的能級差決定了EDFA的工作波長范圍是固定的，只能在1550nm窗口。這也是摻稀土離子光纖放大器的局限性，又例如，摻鐠光纖放大器只能工作在1310nm窗口。2)增益帶寬不平坦：EDFA的增益帶寬很寬，但EFDA本身的增益譜不平坦。在WDM系統中應用時必須采取特殊的技術使其增益平坦。3)光浪涌問題：采用EDFA可使輸入光功率迅速增大，但由于EDFA的動態增益變化較慢，在輸入信號能量跳變的瞬間，將產生光浪涌，即輸出光功率出現尖峰，尤其是當EDFA級聯時，光浪涌現象更為明顯。峰值光功率可以達到幾瓦，有可能造成O/E變換器和光連接器端面的損壞ＥＤＦＡ的缺點摻鉺光纖放大器的主要缺點137EDFA的優點和缺點（另一版本，可課下參考）優點：工作頻帶正處于光纖損耗最低處(1525-1565nm)；能量轉換效率高。激光工作物質集中在光纖芯子的近軸部分，而信號光和泵浦光也在近軸部分最強，則光與物質作用很充