光放大器

光放大器（英語：Optical amplifier）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於激光的受激輻射，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。

分類

光放大器一般可以分為光纖放大器和半導體光放大器兩種。光纖放大器還可以分為摻鉺(Er)光纖放大器，摻鐠(Pr)光纖放大器以及拉曼放大器等幾種。其中摻鉺光纖放大器工作於1550nm波長，已經廣泛應用於光纖通信工業領域。摻鐠的放大器可以工作於1310nm波長，但是由於轉換效率不理想，現在仍然處於實驗室研究階段。拉曼放大器是近幾年開始商用化的一種新型放大器，主要應用於需要分佈式放大的場合。半導體光放大器結構小巧，方便集成，一直被很多人看好。但是由於偏振效應不太理想，一直沒有大規模商用化。

原理

摻鉺光纖放大器（Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，EDFA）的組成基本上包括了摻鉺光纖，泵浦激光器，光合路器幾個部分。基於不同的用途，摻鉺光纖放大器已經發展出多種不同的結構。

EDFA的放大原理與雷射產生原理類似，光纖中摻雜的稀土族元素Er(3+)其亞穩態（meta-stable state）和基態（ground state）的能量差相當於1550nm光子的能量、

當吸收適當波長的泵浦光能量（980nm或1480nm）後，電子會從基態躍遷到能階較高的激發態（exciting state），接着釋放少量能量轉移到較穩定的亞穩態、在泵浦光源足夠時鉺離子的電子會發生居量反轉（population inversion），即高能階的亞穩態比能階低的基態電子數量多、當適當的光信號通過時，亞穩態電子會發生受激輻射效應，放射出大量同波長光子、但因為存在振動能階，所以波長不是單一而是一個範圍，典型值為1530~1570nm、

歷史

最早研究摻鉺光纖放大器的是英國南安普敦大學。

高功率半導體放大器

對於高輸出功率，光放大器具有錐形結構被使用。的波長範圍為633納米至1480納米^[1]。

參考文獻

1. 半導體放大器. [2014-12-18]. （原始內容存檔於2014-11-28）.