光放大器的問世是光通信發(fā)展史的一塊重要里程碑。在沒有光放大器的年代，想要克服遠(yuǎn)程通信的光功率衰減問題，則必須要設(shè)立專門的中繼點(diǎn)，先將微弱的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，將電信號(hào)在電路中放大，再將電信號(hào)調(diào)制到新的載波激光上繼續(xù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，從而變相地實(shí)現(xiàn)了光放大。
這種光-電-光的結(jié)構(gòu)成本高，能耗大，而且只能針對(duì)單個(gè)信道。光放大器出現(xiàn)后，這種光-電-光系統(tǒng)只需要一個(gè)光放大器替代即可。它不但同時(shí)支持多個(gè)信道的直接放大，而且成本較低，結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單。
光纖放大器原理圖
光放大器的功能是提供光信號(hào)的增益，對(duì)輸入的種子光功率進(jìn)行放大，并盡可能地保持激光的其他參數(shù)不變。在泵浦作用下，光放大器的增益介質(zhì)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在種子光的作用下進(jìn)行受激輻射，這就是光放大器的原理，拉曼放大器等非線性放大器除外。從某種意義上講，光放大器就是一臺(tái)沒有形成震蕩反饋激光器。
市面上的光放大器主要分為三類：摻雜光纖放大器、半導(dǎo)體光放大器、光纖拉曼放大器。
其中摻雜光纖放大器在不同波段又分為EDFA(1550 nm)、PDFA(1300 nm)、TDFA(1400 nm)、YDFA(1000 nm)等。如今，EDFA已憑借著它的高增益，高穩(wěn)定性，成為了光纖通信中的模塊之一。半導(dǎo)體光放大器，簡(jiǎn)稱SOA，它的結(jié)構(gòu)和普通半導(dǎo)體激光二極管非常相似，也是一種重要的光放大器。SOA的放大增益在20dB左右，輸出飽和功率范圍在10dB左右，這兩個(gè)指標(biāo)都不如摻雜光纖放大器。但是，SOA也有它的優(yōu)勢(shì)：
1、集成度高。這是SOA可以與光纖放大器抗衡的一大原因。它體積小，成本低，又具有半導(dǎo)體器件具備的可集成性，可以直接集成在很多器件的電路板上。
SOA產(chǎn)品圖
2、工作波段。SOA的工作波段主要在850 nm、1300 nm、1550 nm。雖然在1550 nm波段，EDFA已經(jīng)非常成熟，但是在沒那么成熟的1300 nm、850 nm波段，SOA還是具有一席之地的。
3、光開關(guān)。這也是SOA的產(chǎn)品特性之一。它除了能提供光增益以外，還可以同時(shí)作為一個(gè)高速光開關(guān)使用。打開電流泵浦，SOA放大光，關(guān)閉電流泵浦，SOA抑制光。如果我們將信息轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，還可以直接通過SOA對(duì)激光進(jìn)行調(diào)制。為什么SOA可以作為光開關(guān)，EDFA卻不行呢？也不是不行，只是摻雜光纖中載流子壽命很長(zhǎng)，SOA的調(diào)制速率是它所遠(yuǎn)不能及的。
SOA光脈沖調(diào)制圖
SOA可以理解為一個(gè)高度集成化的光調(diào)制和光放大器串聯(lián)模塊，我們嘗試將其放在了光纖分布式振動(dòng)傳感系統(tǒng)（DVS）中（詳見之前的公眾號(hào)文章），替代了原本的EDFA和AOM器件，降低了成本，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，仍有不錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)效果。
DVS系統(tǒng)原理圖
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