光纖放大器技術(shù)就是在光纖的纖芯中摻入能產(chǎn)生激光的稀土元素，通過(guò)激光器提供的直流光激勵(lì)，使通過(guò)的光信號(hào)得到放大。傳統(tǒng)的光纖傳輸系統(tǒng)是采用光—電—光再生中繼器，這種中繼設(shè)備影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，為去掉上述轉(zhuǎn)換過(guò)程，直接在光路上對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大傳輸，就要用一個(gè)全光傳輸型中繼器來(lái)代替這種再生中繼器。適用的設(shè)備有摻鉺光纖放大器（EDFA）、摻鐠光纖放大器（PDFA）、摻鈮光纖放大器（NDFA）。目前光放大技術(shù)主要是采用EDFA。

光纖放大器是一種用于增強(qiáng)、連接和收發(fā)光信號(hào)的設(shè)備，主要由發(fā)射端和接收端組成。它的主要功能是將光源輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的可靠傳輸。光纖放大器在光纖通信中起著至關(guān)重要的作用，能夠在很大程度上增強(qiáng)兩端之間的信號(hào)保真度、抗干擾能力和信號(hào)傳輸延遲。

光纖放大器的工作原理基于受激發(fā)射現(xiàn)象，即當(dāng)光波通過(guò)某些特定的物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)中的電子吸收光能從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)。一旦電子達(dá)到高能級(jí)，它們就有可能以受激發(fā)射的形式釋放能量，并產(chǎn)生與原光波相同的光子，從而實(shí)現(xiàn)光的放大。





光纖放大器（OpticalFiberAmplifier，簡(jiǎn)寫(xiě)OFA）是指運(yùn)用于光纖通信線路中，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大的一種新型全光放大器。根據(jù)它在光纖線路中的位置和作用，一般分為中繼放大、前置放大和功率放大三種。同傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光放大器（SOA）相比較，OFA不需要經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換和信號(hào)再生等復(fù)雜過(guò)程，可直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行全光放大，具有很好的“透明性”，特別適用于長(zhǎng)途光通信的中繼放大?？梢哉f(shuō)，OFA為實(shí)現(xiàn)全光通信奠定了一項(xiàng)技術(shù)基礎(chǔ)。

在光纖接入網(wǎng)中，盡管用戶系統(tǒng)的距離較短，但用戶網(wǎng)的分支太多，需要用光纖放大器來(lái)提高光信號(hào)的功率以補(bǔ)償光分配器造成的光損耗和提高用戶的數(shù)量，降低用戶網(wǎng)的建設(shè)成本。在光纖CATV系統(tǒng)中，隨著其規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其鏈路的傳輸距離不斷增長(zhǎng)，光路的傳輸損耗也不斷增加，將光纖放大器應(yīng)用在光纖CATV系統(tǒng)中不但可提高光功率，補(bǔ)償鏈路的損耗，增加光用戶終端，而且簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)成本，加快了光纖CATV的發(fā)展。

在光纖放大器中，通常采用摻鉺光纖作為增益介質(zhì)。摻鉺光纖是一種特殊的光纖，其中的稀土元素鉺（Er）被摻入纖芯中。當(dāng)光波通過(guò)這種光纖時(shí)，鉺離子吸收光能并躍遷到激發(fā)態(tài)。隨后，受激發(fā)射產(chǎn)生并輸出與原光波相同的光子，實(shí)現(xiàn)了光的放大。

在無(wú)源光纖傳輸中，同軸的EDFA被放置于長(zhǎng)跨度光纖中。在長(zhǎng)光纖鏈中采用多個(gè)放大器的優(yōu)勢(shì)在于大的傳輸損耗被補(bǔ)償，同時(shí)（a）不會(huì)降低光功率，而光功率過(guò)低會(huì)降低信噪比；（b）也不會(huì)使其它位置傳輸多余光功率，從而避免了有害的非線性效應(yīng)。許多這種同軸的EDFAs即使在環(huán)境惡劣情況下，如在海平面，也可以正常工作，當(dāng)然了維護(hù)比較難。



當(dāng)信號(hào)很弱時(shí)，光纖放大器也可應(yīng)用于數(shù)據(jù)接收器之前。除了引入放大器噪聲外，這可以提高信噪比和數(shù)據(jù)傳輸速率，因?yàn)榉糯笃髟肼暠冉邮掌鞯妮斎朐肼曇?。雪崩二極管更加常用，它內(nèi)部本身具有信號(hào)放大功能。



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常溫和高溫型光纖頭基于國(guó)產(chǎn)化芯片設(shè)計(jì)，高溫玻璃光纖由10至100μm的玻璃光纖組成，并由不銹鋼管包覆。具有耐高溫(360°C)等特點(diǎn)。常規(guī)纖芯為丙烯酸類樹(shù)脂，由0.1至1mm直徑的單根或多根構(gòu)成，被聚乙烯等材料包裹。由于重量輕、低成本及不易彎曲等特性已成為光纖傳感器的主流。

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