光放大器发展历史
光纤发展历程
光纤发展历程随着科技的不断进步和人们对信息传输速度的不断追求，光纤作为一种高速、大容量、低损耗的传输介质，逐渐成为信息通信领域的主要选择。
下面将从光纤的发展历程出发，详细介绍光纤的发展过程。
1. 光纤的起源光纤的起源可以追溯到19世纪，但真正的光纤通信技术始于20世纪60年代。
当时，发明家Narinder Singh Kapany首次提出了光纤的概念，并成功实现了光信号的传输。
这标志着光纤通信技术的诞生。
2. 单模光纤的诞生1966年，著名物理学家Charles Kao在英国提出了用玻璃制成光纤的概念，并预言了光纤的潜力。
他的研究表明，纯净的玻璃可以用于传输光信号，并且光的损耗可以得到有效控制。
这一发现奠定了光纤通信技术的基础。
3. 多模光纤的发展1969年，美国贝尔实验室的Robert Maurer、Donald Keck和Peter Schultz成功制备出了第一根多模光纤。
多模光纤的核心直径较大，可以容纳多个光信号同时传输，因此具有较大的带宽。
这一突破使得光纤通信技术得以实际应用，开启了光纤通信的时代。
4. 单模光纤的进一步发展随着对通信速度和传输距离要求的不断提高，单模光纤逐渐取代了多模光纤成为主流。
单模光纤的核心直径较小，只能容纳单个光信号传输，因此具有更低的色散和损耗，可以实现更高的传输速率和更远的传输距离。
5. 光纤通信的商业化应用20世纪70年代末，光纤通信技术开始商业化应用。
1977年，美国贝尔实验室率先建立了光纤通信网络，用于电话和数据传输。
之后，光纤通信技术迅速发展，应用于全球范围内的长途电话传输、互联网和有线电视等领域。
6. 光纤通信的进一步发展随着科技的不断进步，光纤通信技术也在不断创新和发展。
1988年，美国科学家发明了光纤放大器，增强了光信号的传输能力。
1992年，全光网络技术实现了全光通信的梦想，使光纤通信的传输速率达到了Gb/s级别。
7. 光纤通信的现状和未来光纤通信已经成为主流的通信技术，被广泛应用于全球范围内的通信网络。
光纤放大器的研究
光纤放大器的研究摘要随着社会的不断进步，当今信息的交流正朝着高速化、复杂化、密集化方向发展，直接导致人们对信息传播的速率和质量的要求越来越高。
建立骨干全光网，全面落实推广光纤入户迫在眉睫，已成为我们在“十二五”期间的发展目标之一。
光纤通信在新时期正越发显现出他无可替代的地位，而光纤放大器因它具有易集成、高增益、低噪声和带宽广的特点，是实现全光型光纤通信的关键性部件。
目前，光纤放大器主要有三类，分别是半导体光纤放大器、掺稀土元素放大器和非线性放大器。
本文将就这三类光纤放大器逐一展开论述，特别是掺稀土光纤放大器，深入探讨有关他们的结构、工作原理、各自的特点、应用范围、实际应用情况和未来的发展方向，另外，还将就光纤放大器中的非线性光学效应作理论分析。
关键词：光纤；光纤放大器；非线性光学效应The Research of Fiber AmplifierABSTRACTWith theprogress of society，todaythe exchange of informationis moving inhigh-speed，complex，intensivedirection， a direct result oftherateandquality ofinformation disseminationhave become increasingly demanding. Backbone ofall-optical networks，the full implementation ofthepromotionoffiber to the homeis imminent，has becomeinoneofthe"Twelve Five" period ofdevelopment goals. Optical fiber communicationin the new eraisincreasinglyshowinghisirreplaceable position，thefiber amplifierbecause of itsease of integration，high gain，lownoise andwidebandwidthcharacteristics ofthecritical components ofall-opticalfibercommunication. Fiber amplifierhasthree categories，namely，semiconductoropticalamplifier，a rare earth dopedamplifiers andnon-linear amplifier. This paper willeach ofthethreetypesoffiber amplifiersdiscusses，in particular the rare earth-dopedfiber amplifier，depthabout theirstructure，working principle，their own characteristics，scope of application，the actual applicationand futuredevelopment direction，in addition，will alsothenonlinear optical effectintheoptical fiber amplifierfortheoreticalanalysis.Key Words：Optical fiber；Fiber Amplifier；Nonlinear optical effects目录第一章绪论11.1 引言11.2 课题的研究意义和主要内容2第二章光放大器概述32.1 半导体光放大器32.2 掺稀土元素光纤放大器32.3 非线性光放大器5第三章半导体光放大器73.1 半导体光放大器的发展73.2 半导体光放大器的基本结构与特性73.3 半导体光放大器的工作原理93.4 半导体光放大器的特点与应用113.4.1 半导体光放大器的特点113.4.2 SOA的应用123.5 半导体光放大器未来发展方向13第四章掺饵光纤放大器154.1 掺铒光纤放大器简介154.2 EDFA的结构与工作原理164.2.1 EDFA的结构164.2.2 EDFA的工作原理174.3 EDFA 的增益和输出功率特性204.4 EDFA的噪声特性214.5 EDFA的级联224.5.1 噪声积累和分析234.5.2 增益均衡（增益平坦化）244.6 EDFA在有线电视网中的应用254.6.1 在线放大254.6.2 前置放大254.6.3 功率放大254.7 掺稀土光纤放大器的改进264.7.1增益位移掺铒光纤放大器（GS-EDFA）274.7.2 碲基掺铒光纤放大器（EDTFA）284.7.3 铋基掺铒光纤放大器294.7.4 掺铥光纤放大器（TDFA）和增益位移掺铥光纤放大器（GS－TDFA）30 第五章拉曼光纤放大器295.1 拉曼光纤放大器的简要介绍295.2 拉曼光纤放大器的基本原理305.2.1 非线性光学效应——拉曼散射效应305.2.2受激拉曼散射的阈值特性325.2.3 受激拉曼散射的增益325.2.4 受激拉曼散射的影响335.2.5 拉曼光纤放大器基本原理355.3 拉曼光纤放大器的分类385.4 拉曼光纤放大器的特点385.5 拉曼放大器与EDFA组合使用的原因405.6 拉曼光纤放大器目前的发展状况和应用40第六章总结与展望40参考文献41致谢42第一章绪论光纤放大器是密集波分复用（DWDM）系统中的关键部件，它取代了传统光—电—光的中继方式，实现了光信号的高增益、低噪声放大。
光学放大器的研究与应用
光学放大器的研究与应用一、光学放大器的研究进展光学放大器的研究始于二十世纪六十年代末期，当时主要采用的是激光放大器。
随着技术的不断进步，光纤放大器成为一种重要的光学放大器。
光纤放大器通过将信号光注入光纤中，并通过将输入光在光纤中传播的过程中进行功率增益实现光信号的放大。
光纤放大器主要有两种类型，一种是掺铒光纤放大器，一种是掺铒掺镱光纤放大器。
掺铒光纤放大器是目前应用最广泛的光纤放大器之一，其工作波长在1550纳米附近，与光纤通信系统的中心波长匹配，非常适合用于光纤通信系统。
掺铒掺镱光纤放大器除了具有铒离子的发光特性外，还具有镱离子的发光特性，可以在更宽的波长范围内实现光信号的放大。
除了光纤放大器之外，还有半导体光放大器等其他类型的光学放大器。
半导体光放大器在光通信中具有重要的应用，由于其体积小、功耗低、响应速度快等优势，被广泛应用于光纤通信系统中。
二、光学放大器的应用1.光通信光纤通信是一种实现长距离高速传输的通信技术，而光学放大器被广泛应用于光纤通信系统中。
在光纤通信系统中，由于光信号传输过程中会有一定的光衰减，因此需要使用光学放大器来对光信号进行放大处理，以保证信号的传输距离和质量。
2.光存储光存储是一种利用光学放大器将信息编码和存储在光学介质中的技术。
通过控制光学放大器的工作状态和光场的分布，可以实现对光学介质中存储的信息进行读写。
3.光传感4.科学研究总结：光学放大器作为一种将光信号进行放大处理的装置，已经广泛应用于光通信、光传感、光存储等领域。
随着技术的不断进步，光学放大器在传输距离、灵敏度、可靠性等方面的性能也在不断提高。
相信在未来，光学放大器的研究与应用将会有更大的突破和发展。
光学放大器的研究与应用
光学放大器的研究与应用光学放大器作为一种基础光学器件，近年来在通信、激光技术等领域发挥着越来越重要的作用。
光学放大器具有高增益、大带宽、低噪声等优点，可以实现光信号的高速放大和转换，从而提高光传输和信息处理的能力。
本文将就光学放大器的研究历程、技术原理和应用前景作一个简要的介绍。
一、光学放大器的发展历程20世纪60年代，理论上提出了光放大的思想。
70年代，光纤通信的需求逐渐增大，激光器的发展及半导体材料技术的进步，使得产生了用半导体材料制造的放大器的想法。
1985年，C. Bradley和D. Payne等人首次在掺铥光纤中实现了光放大，后来又不断有更为有效的放大器问世。
二、光学放大器的技术原理光学放大器一般采用受激辐射效应，利用高能量光子激发低能量态，从而放大其它光子的原理来实现光信号的增强。
常用的光学放大器包括掺铒光纤放大器（Erbium-doped fiber amplifier，简称EDFA）、半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier，简称SOA）、掺钕光纤放大器、掺铒光纤激光器等。
其中，掺铱光纤放大器（EDFA）是应用最广泛的一种光学放大器，主要原因在于其波长范围广、放大噪声小、接口简单等优点，适用于波长分多路（WDM）系统和长距离光纤通信网络。
掺钕光纤放大器和掺铒光纤激光器则一般在光纤通信中不太常用。
三、光学放大器的应用前景光学放大器作为光通信和激光技术的重要组成部分，其未来的发展趋势将会更加多样化和智能化。
一方面，光纤通信网络不断发展，用户需求逐渐变得细分化、个性化，使得光放大器对不同波长的光信号实现分别放大成为必要条件。
另一方面，增强现实、Li-Fi（可见光通信技术）等新兴应用对光放大器的需求也将不断增多，这些应用对放大器具有更高的要求，比如更广的带宽、更低的噪声、可重构性等。
综上，光学放大器作为光学器件的主要代表之一，其未来发展前景广泛，将在光通信、激光技术等方面带来更为广泛的应用。
光纤通信技术第六章光通信中的光放大器 (1)
6.1.1 光放大器的概念
光纤的损耗和色散限制了光纤的传输距离, 延长通信距离的方法是采用中继器, 中继器的 放大过程较为复杂, 它是将输入的光信号转换 为电信号, 在电信号上进行放大、再生、再定 时等处理后, 再将经处理后的电信号转换为光 信号经光纤传送出去, 这种中继方式称为光/电/ 光中继方式。
（2）有源光纤或掺杂光纤放大（DFA）
有源光纤放大器的有源媒体是稀土族元 素（如Er、Pr、Tm、Nd 等）, 它掺杂在光纤 的玻璃基体中, 所以也称作掺杂光纤放大器 （DFA）。DFA是利用光纤中掺杂稀土元素引 起的增益机制实现光放大的。
光纤通信系统最适合的掺杂光纤放大器是 工作波长为1550nm掺铒光纤放大器（EDFA） 和工作波长为1310nm的掺镨光纤放大器 （PDFA）。用于1310nm窗口的PDFA, 因受 氟化物光纤制作困难和氟化物光纤特性的限制, 机械强度较差, 与常规光纤的熔接较为困难, 究 进展比较缓慢, 尚未获得广泛应用。
光增益不仅与入射光频率（或波长）有关, 也与放大器内部光束强度有关。光增益与频率 和强度的具体关系取决于放大器增益介质的特 性。
由激光原理可知, 对于均匀展宽二能级系 统模型, 其增益系数为
g(
) 1(
g0 0)2T 22P /P s
（6.1）
当放大器的输出功率远远小于饱和功率时, 即放大 器工作在小信号状态时, 式（6.1）中的 P /项Ps可忽 略, 增益系数简化为
Fn
(SNR)in (SNR)out
（6.9）
即使是理想的放大器, 输入信号的 (SNR)也in
被降低一倍（3db）, 实际放大器的
F
都超过
n
3db, 有些放大器的 F n 达到6-8db。从光纤应用
半导体光放大器SOA
目录
SOA概述
◦ SOA简介 ◦ SOA发展历程
SOA的分类和结构 SOA的工作原理 SOA的特性 SOA的应用
SOA简介
◦ 半导体光放大器（SOA）是以半导体材料作为增益介质，能对外来光子进行放大或提供增益的光电 子器件。 SOA与激光器的区别
相同点： 都需要增益介质
都能使光子在增益介质内引 起高效的受激辐射
行波光放大器（TW-SOA）
减小半导体材料
与空气分界面上 的反射
行波放大器没有反射腔，其核心是当放大器被泵浦时，
使粒子数反转，获得光增益。它的腔面反射率很小， 使光信号尽量在其内获得单程放大。
有源层中的载 流子是由正向 偏置电流注入
的
有源层周围是具有
较低折射率的宽带 隙材料,提高受激辐 射效率和注入效率
SOA增益随输入光信号A的偏振灵敏性
目录
SOA概述
◦ SOA简介 ◦ SOA发展历程
SOA的分类和结构 SOA的工作原理 SOA的特性 SOA的应用
SOA的应用
置于光检测器之前作为光前置放大器 可以减小可检测功率，从而提高检测灵敏度，增长光纤通信距离。
SOA的应用
目录
SOA概述
◦ SOA简介 ◦ SOA发展历程
SOA的分类和结构 SOA的工作原理 SOA的特性 SOA的应用
SOA的分类和结构
根据SOA端面反射率和工作条件，SOA可以分为两类。
法布里-珀罗放大器 （FP-SOA）
行波放大器 （TW-SOA）
法布里-珀罗放大器（FP-SOA）
上图为FP-SOA结构，它实际上就是工作在阈值电流以下的激光器，增益频谱很窄。 与TW-SOA相比，由于其增益带宽窄，因此其噪声特性要优于TW-SOA。
EDFA原理
光纤放大器是光纤通信系统对光信号直接进行放大的光放大器件。
在使用光纤的通信系统中，不需将光信号转换为电信号，直接对光信号进行放大的一种技术。
掺铒光纤放大器(EDFA即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3 + 的光信号放大器。
)是1 985年英国南安普顿大学首先研制成功的光放大器，它是光纤通信中最伟大的发明之一。
掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒(Er)离子的光纤，它是掺铒光纤放大器的核心。
从20世纪80年代后期开始，掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大的突破。
WD M技术、极大地增加了光纤通信的容量。
成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。
词名：掺铒光纤放大器常用别名：Erbium Doped Fiber Application Amplifier；Erbium Doped Fiber Amplifier缩写：EDFA来历：Er-Doped Fiber Amplifier相关术语：Optical Amplifier石英光纤掺稀土元素(如Nd、Er、Pr、Tm等)后可构成多能级的激光系统，在泵浦光作用下使输入信号光直接放大。
提供合适的反馈后则构成光纤激光器。
掺Nd光纤放大器的工作波长为1060nm及1330nm，由于偏离光纤通信最佳宿口及其他一些原因，其发展及应用受到限制。
EDFA及PDFA的工作波长分别处于光纤通信的最低损耗(1550nm)及零色散波长(1 300nm)窗口，TDFA工作在S波段，都非常适合于光纤通信系统应用。
尤其是EDFA，发展最为迅速，已实用化。
在掺铒光纤发展的基础上，不断出现许多新型光纤放大器，例如，以掺铒光纤为基础的双带光纤放大器(DBFA)，是一种宽带的光放大器，宽带几乎可以覆盖整个波分复用(WDM)带宽。
类似的产品还有超宽带光放大器(UWOA)，它的覆盖带宽可对单根光纤中多达100路波长信道进行放大。
EDFA的原理EDFA的基本结构如图1(a)所示，它主要由有源媒质(几十米左右长的掺饵石英光纤，芯径3-5微米，掺杂浓度(25-1000)x10-6)、泵浦光源(990或1480nm LD)、光耦合器及光隔离器等组成。
光纤通信技术的发展历程与未来趋势
光纤通信技术的发展历程与未来趋势一、引言随着信息时代的到来，通讯技术的发展成了人们关注的热点话题。
光纤通信技术作为当前通讯技术中的一种主要技术，不断呈现出愈发强劲的发展势头。
本文旨在从光纤通信技术的发展历程入手，探讨这一技术的未来趋势。
二、光纤通信技术的发展历程光纤通信技术的应用历经了数十年的发展历程。
而其历史起点始于20世纪60年代末期，斯隆研究所（MIT）的研究小组中，第一个提出了利用光纤进行长距离通信的设想。
光纤通信技术的出现，重大地改变了通信的形式，提供了一种可靠、高速的通信技术。
自光纤通信技术推出以来，该技术经历了几个主要的发展阶段：1、单模光纤80年代，单模光纤的发明是光纤通信技术发展历程中的一个重要阶段。
单模光纤技术的出现，使得光纤传输的距离可以大幅度提高，同时传输速度也大幅度提升。
单模光纤技术的应用过程中，稳频激光器的出现加快了单模光纤技术的发展进程。
2、光放大器90年代，光放大器的发展则是光纤通信技术发展中的另一个重要阶段。
光放大器在激光器的基础上设计，能够实现光信号的增强，进而达到信号的延迟和放大。
由此，提高了信号传输距离和曲速度。
3、密集波分复用技术21世纪初，密集波分复用技术的出现，则是又一个从技术层面实现带宽网络的重要进展。
密集波分复用技术通过同时采用多个波长信号在一根光纤中进行数据传输，从而大大提高了通信采用覆盖面积、传输速度等数据指标。
4、全光网络服务2010年起，全光网络服务成为了新一代光纤通信技术的主流趋势，其基本思路是要建立一种从任何东西到任何东西的全光网络服务体系，实现“数字万物互联”。
全光网络服务为客户提供了卓越性能的网络服务，使得人们的信息互联更具广阔的前景与可持续性。
三、光纤通信技术的未来趋势随着科学技术的不断进步和发展，光纤通信技术未来还有许多可期的趋势，包括：1、纳秒级别低延迟传输技术：该技术可以优化公网的时延，从而更加精准地将信息传输到需要地地方。
光放大器的应用及发展
光放大器的应用及发展光放大器是一种广泛应用于光通信、光网络、光传感等领域的重要光学器件。
它能够将光信号放大，提高光通信传输距离和质量，实现光网络的高速传输和大容量扩展。
随着光通信科技的发展，光放大器也在不断发展壮大，其应用范围和性能也在不断拓展。
光放大器的应用主要包括：光纤通信、光网络、激光雷达、光卫星通信、光传感器、光纤传感等。
首先，光放大器在光纤通信中起到放大信号的作用，可以提高信号质量和传输距离，使得光纤通信信号能够覆盖更远的距离。
其次，光放大器在光网络中也起到重要作用，可以提高网络容量和传输速率，实现高速光通信。
此外，在激光雷达和光卫星通信中，光放大器也被广泛应用，能够提高雷达信号和卫星信号的强度和质量，提高探测和通信的性能。
光放大器还可以用于光传感器，对光信号进行放大和处理，提高传感器的灵敏度和精度。
光放大器在光纤传感中也有重要应用，可以用于光纤光栅传感、光纤温度传感、光纤拉力传感等领域。
随着科技的不断进步，光放大器也在不断发展。
传统的光放大器主要有掺铒光纤放大器（EDFA）、掺铒光纤光栅放大器（Erbium-doped fiber grating amplifier，EDFGA）和掺铒光纤放大器（Erbium-doped fiber amplifier，EDFA）等。
掺铒光纤放大器是目前应用最广泛的一种光放大器，具有高增益、宽工作带宽和低噪音特点。
而掺铒光纤光栅放大器是在掺铒光纤放大器基础上发展起来的一种新型光放大器，具有较窄的光谱宽度和较高的增益均匀性，适用于一些特殊应用场景。
此外，还有掺镱光纤放大器（Ytterbium-doped fiber amplifier，YDFA）、掺铒镱光纤放大器（Erbium-ytterbium-doped fiber amplifier，EYDFA）等光放大器也开始逐渐被应用。
同时，新型的光放大器技术也在不断发展中。
例如，基于半导体光放大器（Semiconductor optical amplifier，SOA）的光放大器技术，它具有小尺寸、低功耗和低成本的特点，在光通信和光网络中有着广泛的应用前景。
soa半导体光放大器基本概念
soa半导体光放大器基本概念SOA（Semiconductor Optical Amplifier）即半导体光放大器，是一种基于半导体材料的光放大器，用于增强光信号的强度和能量。
本文将介绍SOA的基本概念及其相关参考内容。
一、SOA的基本概念1. SOA的结构和工作原理：SOA由3个主要部分组成，即输入端、活性波导和输出端。
其工作原理基于半导体材料的光电效应，通过对光信号的激发和放大来增强光信号的强度。
2. SOA的特点和优势：SOA具有高增益、大带宽、低噪声和快速响应等特点。
相比其他光放大器，SOA具有更快的调制速度和更广泛的可调节范围。
3. SOA的应用领域：SOA广泛应用于光通信、光传感、光网络以及光存储等领域。
其主要应用包括信号放大、波长转换、光分配和光开关等。
二、SOA的基本原理和性能1. SOA的放大原理：SOA通过输入光信号的激发和电子的注入来实现光信号的放大。
当输入光信号进入SOA时，激发了活性波导中的电子，这些激发态的电子会与输入光子发生非弹性散射，从而将其能量传递给其他光子并增强光信号的强度。
2. SOA的增益和损耗：SOA的增益是指输入光信号在SOA中被放大的程度，一般用dB表示。
SOA的增益与波长、功率和工作温度等因素密切相关。
损耗指SOA在信号传输过程中损失的能量，主要来自光吸收和散射机制。
3. SOA的噪声性能：SOA的噪声包括增益噪声和自发噪声。
增益噪声是指信号放大过程中引入的噪声，主要与激发态电子引起的自发发射有关。
自发噪声是指由于SOA中非线性机制引起的噪声，一般与输入光功率和波长有关。
4. SOA的非线性特性：SOA具有非线性特性，包括自相位调制、横向模式混频和自频移等。
这些非线性效应能够实现光信号的调制和处理，但也可能引入额外的失真和噪声。
三、SOA的研究和进展1. SOA的发展历史：SOA自上世纪80年代开始研究，经过几十年的发展，已经成为光通信和光网络中不可或缺的器件之一。
光放大器
第六章光放大器6.1 光放大器简介6.2 半导体光放大器6.3 掺铒光纤放大器(EDFA)任何光纤通信系统的传输距离都受到光纤损耗或色散的限制，因此，在长距离传输系统中，每隔一定距离就需设置一个中继器以保证信号的质量。
中继器是将传输中衰减的光信号转变为电信号，并放大、整形和定时处理，恢复信号的形状和幅度，然后再变换为光信号(光－电－光过程)，再继续由光纤传输。
这种方式的中继器结构复杂，价格昂贵，尤其对DWDM 系统，若采用光－电－光混合中继方式，则首先要对光信号进行解复用，然后对每一信道信号进行中继再生，再将各信道信号复用到光纤中进行传输，这样将需要大量中继设备，成本很高。
宽带宽的的各放大器可以对多信道信号同时放大而不需进行解复用，光放大器的问世推动了DWDM技术的快速发展。
•放大器带宽：放大器增益（放大倍数）降至最大放大倍数一半处的全宽度（FWHM ）⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−∆=∆2ln 2ln 0L g g A νν0ωω=()ωG ()ωg 当 时， 和均达到最大值。
由图可知，放大器带宽比介质带宽窄得多。
右图为归一化增益和 随归一化失谐变化的曲线。
R τωω)(0−()ωG ()ωg Rτωω)(0−0G G 0g g 其实，只考虑了单纵模的情形。
(见下文后，回头再来理解。
)2. 增益饱和与饱和输出功率增益饱和是对放大器放大能力的一种限制。
由上式知，放大系数 在接近 时显著减小。
s P 当增大至可与 相比拟时，放大系数 随信号功率增加而降低，这种现象称为增益饱和。
P )(ωG 在前述讨论的基础上，设输入光信号频率位于增益峰值( )处，可推得(见马军山《光纤通信原理与技术》)：0ωω=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⋅−−=s out P P G G G G 1exp 0s P out P G 饱和输出功率：放大器增益降至最大小信号增益值一半时的输出功率。
20G G =令 得到饱和输出功率为：s s out P G G P 22ln 00−=例 G 0>>2(如：增益为30dB, G 0=1000), P s out ≈0.69Ps, 表明放大器的饱和输出功率比增益介质的饱和功率低约3030%.%.三. 光放大器的类型光放大器主要有三类：（1）半导体光放大器(SOA, Semiconductor Optical Amplifier)注：有文献也把半导体光放大器写为SLA(Semiconductor Laser Amplifier)（2）掺稀土元素(铒Er、铥Tm、镨Pr、钕Nd等)的光纤光放大器，主要是掺铒光纤放大器(EDFA,Erbium-Doped Fiber Amplifier)。
光波导放大器原理和进展
光波导放大器原理和进展光波导放大器是一种利用光波导和光放大效应来实现光信号放大的器件。
它主要包括光源、光波导、光放大介质、光探测器等几个重要组成部分。
光波导放大器的主要原理是利用泵浦光激发光放大介质中的激发态粒子，使其跃迁到高能级，产生光放大效应。
光波导放大器的发展始于20世纪60年代，随着光通信技术的快速发展，光波导放大器也得到了广泛的关注和研究。
从最早的掺铒光纤放大器到掺铒光纤拉曼放大器、掺镱光纤放大器、掺铼光纤放大器等，光波导放大器的种类逐渐增多，性能也不断提升。
光波导放大器的原理主要包括掺杂机制、光放大机制、能级结构等。
常见的光波导放大器有掺铒光纤放大器和掺镱光纤放大器。
掺铒光纤放大器利用铒离子的能级跃迁来实现光信号放大，而掺镱光纤放大器则利用镱离子的能级跃迁来实现光信号放大。
这些光波导放大器都具有较大的增益带宽、较低的噪声指数和较小的峰值功率等优点。
光波导放大器在光通信领域的应用非常广泛。
它可以用于光纤通信系统中的光信号放大，提高信号传输距离和传输质量。
此外，光波导放大器还可以用于光通信系统中的波分复用、光切换、光重组等功能的实现。
同时，它也可用于光传感器、光测量、光计算等多个领域。
当前，光波导放大器的研究仍在不断进展中。
一方面，研究人员正在努力提高光波导放大器的增益和带宽，以满足日益增长的带宽需求。
另一方面，研究人员还致力于改进光波导放大器的性能，提高其稳定性和可靠性，以适应复杂多变的光通信环境。
此外，随着新材料和新技术的不断涌现，光波导放大器的研究也朝着更高效、更小型化、更低成本的方向发展。
例如，目前人们正在研究基于新型材料如石墨烯、硅基材料等的光波导放大器，并探索利用纳米技术、微纳加工技术等实现更小型的光波导放大器。
总之，光波导放大器作为一种重要的光通信器件，其原理和研究进展对于推动光通信技术的发展起到了重要的促进作用。
未来，光波导放大器有望继续发展并得到更广泛的应用。
光纤通信原理-光放大器
8.3.3 EDFA模块产品
8.3.1 EDFA的原理
1964年，美国光学公司制成了第一台掺铒玻璃激光器。
1970年，光纤出现后，进行在光纤中掺杂激光器件的 研究。
1985年，英国南安普顿大学的迈尔斯等人制成了掺铒 光纤激光器。
在短短的几年时间里，EDFA的研究工作硕果累累， 并迅速实用化。
光放大器不需要把光信号转换为电信号，可以直接
放大光信号。
输入光信号
光放大器
被放大的光信号
光放大器的优点：
(1)支持任何比特率和信号调制格式，因为光放大器 只是简单地放大输入的光信号功率。这种属性通常 被描述为光放大器对任何比特率以及信号格式是透 明的。
(2)多波长，光放大器不仅支持单个信号波长放大， 而且支持一定波长范围的光信号放大。
Gs =2
反射率R=0.32，可得GFPA=7.1，即增益为8.5dB；
Gs =3
反射率R=0.32，可得GFPA=867，即增益为29.4dB。 说明： 能够通过改变单程功率放大因子，可增加FPA放大 器的增益
➢ 随着反射系数的降低，增益振荡幅度逐渐减小， 法布里-珀罗放大器（FPA）变成了行波放大器 （TWA）
渊散射
光通过介质时，由于入射光与分子运动相互作用而
引起的频率发生变化的散射叫拉曼散射，又称拉曼
效应。 光强
瑞利散射
拉曼散射 反斯 托克
斯光
布里 渊散射
布里 渊散射
拉曼散射 斯托 克斯
8.2 半导体光放大器
8.2.1 半导体光放大器的原理
8.2.2 半导体光放大器的特性
8.2.1 半导体光放大器的原理
半导体光放大器（SOA，Semiconductor Optical Amplifier）是通过受激辐射放大入射光信号，本质 上，SOA是一个没有反馈的激光器，其核心是当放 大器被光或电泵浦时，使粒子数反转获得光增益。
相干光学放大技术的研究与应用
相干光学放大技术的研究与应用相干光学放大技术是一种利用光波干涉原理实现增强光信号的技术，也称为共振增幅。
它可以实现高增益、宽带宽、低噪声的放大，因此在光通信、激光雷达、光存储等领域具有广泛应用。
1. 相干光学放大技术的原理相干光学放大技术是利用光波的干涉原理实现放大。
在相干光学放大器中，两束光波经过分束器后，其中一束光波受到光学谐振腔的增强作用，从而在输出端得到放大后的信号。
而在另一束光波受到相干干涉后，则在输出端得到一定的相位变化。
相较于传统的光学放大器，相干光学放大器输出的光具有宽带宽、低噪声等优势，它的主要原因在于它利用了光波干涉的特性，实现对输入光信号的优化放大。
2. 相干光学放大技术的发展历程相干光学放大技术起源于20世纪70年代，此后经过不断的研究与改进，相干光学放大技术也不断地发展壮大。
早期的相干光学放大器具有较小的增益，且只能工作在单一的波长范围内。
现在，相干光学放大器可以在多个波长范围内工作，并具有较高的增益和宽带宽特性。
此外，相干光学放大器还不断强化其应用领域，如光通信领域、激光雷达领域和光存储领域等。
3. 相干光学放大技术的应用相干光学放大技术具有较为广泛的应用领域。
在光通信领域中，相干光学放大器可以用于放大光通信信号，实现远距离的高速光通信。
由于相干光学放大器具有宽带宽和低噪声的特性，这些优势使得相干光学放大技术成为最重要的光纤通信放大技术之一。
在激光雷达领域中，相干光学放大技术可以通过扫描激光束并监测距离来实现三维成像。
相干光学放大技术在激光雷达领域中的应用使得激光雷达的成像精度与成像范围得到进一步提升。
在光存储领域中，相干光学放大技术可以作为光写入的放大器，以有效提高光存储器的容量和速度。
此外，相干光学放大技术还可以在光传感和量子光学等领域中得到应用。
4. 相干光学放大技术的未来发展随着科技不断进步，相干光学放大技术的未来发展具有广泛的潜力。
首先，相干光学放大技术可以通过与其他技术的结合，如光学共振器、微腔光子学等，进一步提高其增益和带宽特性。
光纤与光放大器的革新史话
目前 ， Ｃ １ 系 统 中所 使 用 的石 英 光 纤 ， 结 在 ＡⅣ 其
构如图 １ 所示 ， 是由以石英（ｉ￣ ｓ ） ｏ 为主要成分的玻璃 和形成保护层 的树脂被覆膜构成的。具体讲 ： 纤芯作 为 光 传播 的玻 璃部 分 为 了提 高 折射 率 还掺 杂 了少 许
所谓的波长色散是 由材 料本身的色散引起 的材
料 色散和 光纤 基本 模 式色 散 的波导 色散 之 和 。其 中 ， 材 料色散 是 由材料 本 身决 定 的 ， 乎 无从控 制 。但 渡 几 导色散 却是 可 由改变 纤芯 结构 可 以控 制 的 。 ４示 出 图 了材料 色散 与 Ｓ 光纤 和 色散 位移 光纤 （ Ｓ ） 长色 Ｍ ＤＦ波 散 特性 。从 图 ４中可 以看 出 波导 色散 是负 的 ， 而且 若
在长 波长 光信 号 的传 输 中 ，又发现 在 １ ４． ．ｐ ２ ｍ和 １ ８． 还存 在氧 氢 （ Ｈ） 的吸收 损耗 。由于它们 ． ｐ ３ ｍ处 ０ 基 的影 响 又致 使 １ ｐ １ ５ ． 波段 的损耗 增加 。到 了 ．． ． ｐ ３ ｍ、 ５ ｍ ｌ８ ９４年才 实现几 乎 没有 ０Ｈ基损耗 的光 纤 特性 ， 图 如 ２所 示 ， 指 标 是 ｌ ｐｎ时 ０３ｄ ／ｍ， １ ｐ 时 其 ＿ａ ３ ．３ Ｂ ｋ 而 ． ． ５ｍ
归纳 。
２２ Ｓ 光纤 实用化的 革 新 ＿ Ｍ
２２１传 输 损 耗 是 如 何 降 低 的 ．．
７ 代 以前 的光纤 ，主要 从 加工 的容 易角 度 出 Ｏ年
２ 光 纤 的革 新
第07章 光 放 大 器
(SNR)out =
2 Ip
σ
2
=
( RGPin ) 2
σ
2
GPin ≈ 4Ssp ∆f
(7.1.15)
由此，可以得到噪声指数为
NF =
2nsp (G − 1) G
≈ 2nsp
(7.1.16)
第7章 光放大器
其中， nsp是自发辐射系数或粒子数反转系数，对于一个完 全粒子数反转放大器，其值为1，光粒子数反转不完全时， 其值小于1。式(7.1.16)说明，即使对于nsp=1的理想放大器， 被放大后信号的信噪比也要比输入信号的信噪比低。光放 大器用于光通信系统，要求噪声指数尽可能低。
第7章 光放大器
通常定义放大器增益降到最大小信号增益一半时的输 出功率为饱和输出功率，按此定义，可以得到饱和输出功 率为
P
sat out
G0 ln 2 Ps = G0 − 2
(7.1.11)
一般来说， G0在一定范围内， Psatout约为饱和功率的 70%，当G0值很大时， Psatout几乎与G0无关。
第7章 光放大器
g 0 (ω ) g (ω , P ) = 1 + (ω − ω0 ) 2 T22 + P / Ps
(7.1.1)
式中， g0为增益峰值， 与泵浦强度有关； ω为入射光信号频 率； ω0为原子跃迁频率； P为被放大光信号的功率； Ps为饱 和功率， 与增益介质的参数有关。 对小信号放大时， 即P/Ps<<1， 此时的增益系数为
第7章 光放大器
图7-1-1 光放大器基本结构示意图
(a) 半导体光放大器； (b) 掺杂光纤放大器； (c) 非线性光纤放大器
第7章 光放大器
光放大器发展历史
历史：1954年第一台NH3分子微波盆子放大器研制成功，人们发现，可通过原子或分子中的受激放大来获得单色的相干电磁波，称为脉塞(Maser——Microwave Amplification by Stimulated Emission of radiation)。
1958年肖洛(Schawlow ) 和汤斯(Townes) 将Maser原理推广到光频波段，1960年梅曼(Mamain)利用红宝石介质的受激放大原理研制成第一台红宝石激光器，称为莱塞(Laser—Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 或称激光。
不管是Maser还是Laser，其产生相干电磁波辐射的机理都是基于电滋波的受激放大。
自1960年以来激光器已得到了飞跃的发展和广泛的应用，然而作为激光器先导的光放大的发展却比较缓慢，直到80年代，在光纤通信发展的推动下，才开始引起足够的重视。
进人90年代后光纤放大器的问世已引起了光纤通信技术的重大变革，在60年代半导体激光二极管尚未成熟，但已在77K下，首先进行了GaAs同质结行波半导体放大器的研究，开创了半导体光放大器研究的先河，确立了半导体光放大器的基本理论。
至1970年，双异质结结构（DH）激光器问世后，又实现了TW半导体光放大器的室温连续工作。
在1973年至1975年间，开始从光纤通信应用要求出发，研究双异质结结构TW和F-P光放大器的特性并取得重要进展。
80年代初，采用消除反射光的光隔离器和精确的光频率调谐技术，深人研究了AlGaAs F-P 光放大器的增益、带宽、饱和增益与噪声特性及其对光纤通信系统性能的影响。
同时开始研究半导体放大器的注人锁定现象、机理、设计和放大特性。
随着光纤通信技术的发展,80年代中期开始研究适用于1. 3μm和1. 5μm波长的InGaAsP半导体光放大器60年代初，与半导体光放大现象研究的同时，也对掺稀土元素的光纤的光谱特性进行了研究,Koesker发现了掺钕(Nd)光纤的激光辐射现象，Snitzerr发现了掺铒光纤在1.5μm处的激光辐射特性,当时这些研究都是期望研制稀土光纤激光光源而不是光纤放大器，由于稀土光纤的热悴灭效应难以解决，而半导体激光器发展迅速并日趋成熟，因此稀土光纤放大器的研究处于停步不前状态。
光放大器的发展
滤波技术 采用BPF( BandpassFilter) , OTF 滤波技术 ( Optical TunableFilter) 等, 滤除ASE噪声功率。 高功率输出技术 高功率输出技术 双包层ErYb共掺, 采用泵浦 方式是V形槽, 高功率多模注入泵浦;
多功能技术 多功能技术 中级功能模块接入, AGC/ APC/ ACC可选, 瞬态响应控制, ASE补偿, Truly AGC;
光放大器的发展
山东大学威海分校 qcb
光放大器
光放大器是光纤通信系统中能对光信号进行放大的一种子系 统产品。光放大器的原理基本上是基于激光的受激辐射，通 过将泵浦光的能量转变为信号光的能量实现放大作用。光放 大器自从1990年代商业化以来已经深刻改变了光纤通信工业 的现状。
指 标 光放大器是一个模拟器件，所以它的性能参数都是模拟参数。
半导体光放大器（ 半导体光放大器（SOA） ）
SOA是偏置电流靠近振荡阈值但在阈值之下半导 体激光二极管, 其放大特性主要取决于有源层 的介质特性和激光腔的特性。
SOA优点 优点
尺寸小、频带宽、增益高；容易集成，适宜同光集成和光 电集成电路结合使用。
缺点
但缺点是与光纤的耦合损耗太大、易受环境温度的影响、工 作稳定性较差。
带宽还不够大, 只利用了光纤低损耗窗口的一部分, 高 性能产品基本为客户定做,属非标准产品, 开发周期长。
EDFA的发展 的发展
高性能( 高性能 宽带宽, 高功率, 高增益, 增益平坦, 低噪 声) ; 多功能( 多功能 中级接入, 大动态范围增益可调, 快速的 瞬态响应控制, ASE补偿实现truly AGC, AGC/ APC/ACC多工作模式) ; FRA混合放大 混合放大; EDFA+ FRA混合放大 小型化EDFA 小型化EDFA( Mini EDFA) 。 EDFA
正向、反向泵浦EDFA光放大器
第十章光放大器王立湖南文理学院电气工程系光放大器的重要性影响：光放大器最重要的意义在于促使波分复用技术(WDM)走向实用化、促进了光接入网的实用化历史：以1989年诞生的掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA)代表的全光放大技术是光纤通信技术上的一次革命动机：解决电中继器设备复杂、维护难、成本高的问题光放大器的类型及其特点v(1)半导体放大器：易与其他半导体器件集成，但性能与光偏振方向有关，器件与光纤的耦合损耗大。
结构大体上与激光二极管(Laser Diode, LD) 相同（2）光纤喇曼放大器（FAR）它是利用石英光纤的非线性效应而制成。
在合适波长的强光作用下，石英光纤会出现受激喇曼散射（SRS）效应，当光信号沿着这受激发的一段光纤中传输时，可以使其实现光放大。
FRA具有频带宽、增益高、输出功率大、响应快等优点；其缺点是需要大功率的半导体激光器作泵浦源（约数瓦）。
（3）掺铒光纤放大器（EDFA）铒（Er）是一种稀土元素。
将它注入到纤芯中，即形成了一种特殊光纤，它在泵浦光的作用下可直接对某一波长的光信号进行放大。
EDFA的主要优点有：①工作波长处在1530～1560nm范围，与光纤最小损耗窗口一致；②对掺铒光纤进行激励的泵浦功率低，仅需几十毫瓦；③连接损耗低，耦合效率高。
因为它是光纤型放大器，因此易于与光纤耦合连接，且连接损耗可低至0.1dB。
④增益高且特性稳定、噪声低、输出功率大。
增益可达40dB，且在100℃内增益特性保持稳定，也与偏振无关。
噪声系数可低至3～4dB，输出功率可达14～20dBm；⑤对各种类型、速率与格式的信号传输透明。
v EDFA的缺点有：①波长固定，只能放大1550nm左右的光波，可调节的波长有限；②增益带宽不平坦，在WDM系统中需要采用特殊的手段来进行增益谱补偿。
光放大器的工作原理(2) 受激辐射(1) 能量注入光放大器与激光器的唯一区别就是光放大器没有正反馈机制掺铒光纤放大器v工作原理v结构v功率转换效率及增益v放大器噪声v系统的应用掺铒光纤放大器的工作原理1.掺铒光纤放大器（EDFA）的基本结构v掺铒光纤放大器主要由掺铒光纤（EDF）、泵浦光源、光耦合器、光隔离器以及光滤波器等组成。
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历史：1954年第一台NH3分子微波盆子放大器研制成功，人们发现，可通过原子或分子中的受激放大来获得单色的相干电磁波，称为脉塞(Maser——Microwave Amplification by Stimulated Emission of radiation)。
1958年肖洛(Schawlow ) 和汤斯(Townes) 将Maser原理推广到光频波段，1960年梅曼(Mamain)利用红宝石介质的受激放大原理研制成第一台红宝石激光器，称为莱塞(Laser—Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) 或称激光。
不管是Maser还是Laser，其产生相干电磁波辐射的机理都是基于电滋波的受激放大。
自1960年以来激光器已得到了飞跃的发展和广泛的应用，然而作为激光器先导的光放大的发展却比较缓慢，直到80年代，在光纤通信发展的推动下，才开始引起足够的重视。
进人90年代后光纤放大器的问世已引起了光纤通信技术的重大变革，在60年代半导体激光二极管尚未成熟，但已在77K下，首先进行了GaAs同质结行波半导体放大器的研究，开创了半导体光放大器研究的先河，确立了半导体光放大器的基本理论。
至1970年，双异质结结构（DH）激光器问世后，又实现了TW半导体光放大器的室温连续工作。
在1973年至1975年间，开始从光纤通信应用要求出发，研究双异质结结构TW和F-P光放大器的特性并取得重要进展。
80年代初，采用消除反射光的光隔离器和精确的光频率调谐技术，深人研究了AlGaAs F-P 光放大器的增益、带宽、饱和增益与噪声特性及其对光纤通信系统性能的影响。
同时开始研究半导体放大器的注人锁定现象、机理、设计和放大特性。
随着光纤通信技术的发展,80年代中期开始研究适用于1. 3μm和1. 5μm波长的InGaAsP半导体光放大器60年代初，与半导体光放大现象研究的同时，也对掺稀土元素的光纤的光谱特性进行了研究,Koesker发现了掺钕(Nd)光纤的激光辐射现象，Snitzerr发现了掺铒光纤在1.5μm处的激光辐射特性,当时这些研究都是期望研制稀土光纤激光光源而不是光纤放大器，由于稀土光纤的热悴灭效应难以解决，而半导体激光器发展迅速并日趋成熟，因此稀土光纤放大器的研究处于停步不前状态。
直至80年代初，在光纤中发现了受激喇受效应，人们又开始恢复了对光纤放大器研究的兴趣，期望能用于光纤通信系统中但这种放大方案效率低，需要高功率的泵浦光源，无法在通信系统中应用。
当时光纤通信的研究重点集中在高性能再生中继器和高灵敏度相干检测技术。
但是在1985~ 1986年间，英国南安普顿大学的Payne等人有效地解决了掺铒光纤(EDF)的热淬灭问题，首次用MCVD方法研制成纤芯掺杂的铒光纤，并实现了1. 55μm低损耗窗口的激光辐射,1987年他们采用650nm染料激光器作为泵浦光源，获得了28dB小信号增益。
同年AT&TBell实验室的Desurvire等人，采用514nm氢离子激光器作为泵浦光源，也获得了22. 4dB的小信号增益。
接着在1989年，利用1. 49μm半导体激光器作为泵浦源获得了37dBE小信号增益，Laming等利用980nm, 11mW泵浦功率也得到24dB小信号增益，同年日本NTT实验室首次利用1. 48μm半导体激光泵浦的掺饵光纤放大器作为全光中继器放大5Gb/s孤子脉冲，实现了100km的无误码传输。
980nm和1 480nm 半导体激光泵浦的掺铒光纤放大器具有增益高、频带宽、噪声低、效率高，连接损耗低，偏振不灵敏等特点，在90年代初得到了飞速发展，成为当时光放大器研究发展的主要方向，极大地推动了光纤通信技术的发展。
自此以后，掺饵光纤放大器的研究在多方面开展，建立了多种理论分析模型，提出了增益均衡和扩大增益带宽的方案和方法，进行了多种系统应用研究，同时进行了氟化玻璃饵光纤放大、分布式光纤放大器和双向放大器的研究，使掺饵光纤放大器及其应用得到了飞速发展。
此外又开展了掺镨(Pr),掺镱(Yb) ,掺钬(Ho},掺铥(Tm)等光纤放大器的研究。
使光纤放大器的研究全面发展。
60年代初，在激光技术发展起来后，以高强度单色光照射光学介质，开辟了非线性光学的研究领域，揭示了受激喇曼散射、受激布里渊散射、四波混频和参量过程的物理机制。
1972年Stolen等首先在光纤喇曼激光器的实验中发现了喇曼增益，初期的研究主要侧重于制成光纤喇曼激光器，直到80年代才在光纤通信应用的推动下开始研究光纤喇曼放大器。
1981年Tkeda采用1.017μm。
的泵浦光放大1. 064μm的信号光，经1. 3km单模光纤放大获得30dB 小信号增益。
1983年Desurvire等用2. 4km单模光纤放大1.24m的光信号，获得45dB的小信号增益。
1986年Olsson用光纤喇曼放大器作为光纤通信系统接收机的前里放大器。
1987年Edagawa研究了光纤嗽曼放大器的宽带多信道放大特性。
1989Mallenauer采用41. 7km的光纤环和1. 46um的色心激光器泵浦源，利用喇曼增益放大脉宽55ps、波长1. 56μm的孤子脉冲稳定传输6000km。
受激布里渊增益特性的研究始于1979年，其增益带宽一般小于100MHz,1986年Olsson和Atkons等研究低泵浦功率的光纤布里渊放大器，采用几毫瓦的泵浦功率达到小信号增益(20~40）dB的窄带光放大，可作为选频光放大器用于频分复用光信道的解复用。
利用光纤喇曼增益和布里渊增益可作成相干光放大器，是二类受激散射的有益应用。
但是在光纤通信系统中，这两种效应常引起光纤通信系统性能的退化，如引起非线性串音、非线性损耗、限制通信距离和速率等，近年来许多研究工作都是围绕消除这些限制因家而开展的，但是，1997年Masuda等研制成铒光纤放大与喇曼放大混合结构的宽带放大器，3dB带宽达67nm，1996年Stentz等研制成1. 3μm光纤喇曼放大器。
1995年Grubb等实现了4×10Gb/sWDM多信道放大，表明光纤喇曼放大在WDM光纤通信系统中亦将有重要应用。
1960年美国科学家梅曼(Maiman)发明了第一个红宝石激光器，1961年- 利用掺杂稀土元素的光纤研制成的光纤放大器给光波技术领域带来了革命性的变化。
光纤激光器正是在掺铒光纤放大器技术基础上发展起来的技术。
早在1961年，美国光学公司的E .Snitzer等就在光纤激光器领域进行了开创性的工作，但由于相关条件的限制，其实验进展相对缓慢。
1966年高馄(Kaoc.c.) )等人首次提出光纤损耗的成因和解决方法，1987年- 另一方面，随着光纤技术的发展，出现了利用光纤非线性效应的光纤拉曼放大器。
但在当时都没有得到广泛的应用。
1987年，英国南安普敦大学和美国AT&T 贝尔实验室报道了离子态的稀土元素铒在光纤中可以提供1.55μm波长处的光增益，这标志着掺铒光纤放大器（EDFA）的研究取得突破性进展。
1987年日本N竹实验室的研究人员首次研制出了1.5娜的宽带行波放大器(Taveling一WaveAmplifiers，TW A)，为半导体光放大器(SOA)的应用和研制迈出了重要的一步，80年代末，第一个宽带大增益的掺饵光纤放大器(EDFA)问世并在90年代得到实用化，1985年英国南安普顿大学首先研制成功掺饵光纤放大器，1997年，英国Bristol大学的M.Ec.stePhens等人报道了基于SOA双折射效应实现的131olun左右的波长变换[47]，2003年荷兰Eindhoven大学的Y.Liu等人实现了基于SOA一NPR的正相和反相波长变换I34)，2007年日本电气通信大学的研究人员使用4支SOA级联实现了300nln范围的波长变换[48]，同年我们也实现了基于SOA一NPR效应的同时的正、反相波长变换[49]。
指标：光放大器是一个模拟器件，所以它的性能参数都是模拟参数。
增益（Gain）增益是输出光功率与输入光功率之比，也就是：增益＝POUT/PIN其中POUT和PIN分别是输出光功率和输入光功率，功率的单位为瓦特；通常我们用分贝（dB）为单位来表示增益，也就是：增益（dB）＝10lg（POUT/PIN）噪声指数（NF）光放大器的噪声指数（NF，Noise Figure）的定义式为光放大器输入输出端口的信噪比（SNR，Signal to Noise Ratio）的比值：增益带宽所谓增益带宽是指光放大器有效的频率（或波长）范围，通常指增益从最大值下降3dB 时，对应的波长范围，如1.3.3中λa、λb之间。
增益带宽的单位是纳米（nm）。
对于WDM系统，所有光波长通道都要得到放大，因此，光放大器必须具有足够宽的增益带宽。
饱和输出功率光放大器的输入光功率范围有一定的要求，当输入光功率大于某一阈值时，就会出现增益饱和；增益饱和是指输出功率不再随输入功率增加而增加或增加很小。
根据ITU-T的建议，当增益比正常情况低3dB时的输出光功率称为饱和输出功率，其单位通常用dBm表示。
分类：根据增益介质的不同，目前主要有两类光放大器，一类采用活性介质，如半导体材料和掺稀土元素(Nd,Sm,Hv,Er,Pr, Tm和Yb )的光纤。
利用受激辐射机制实现光的直接放大，如半导体激光放大器和掺杂光纤放大器;另一类基于光纤的非线性效应，利用受激散射机制实现光的直接放大，如光纤喇曼放大器和光纤布里渊放大器。
光放大器主要有三类：(1)半导体光放大器(SOA，Semiconductor Optical Amplifier)；(2)掺稀土元素(铒Er、铥Tm、镨Pr、铷Nd等)的光纤放大器，主要是掺铒光纤放大器(EDFA)，还有掺铥光纤放大器〔TDFA)及掺镨光纤放大器(PDFA)等；(3)非线性光纤放大器，主要是光纤喇曼放大器(FRA，Fiber Raman Amplifier)。
通常*光纤放大器可以按其荧光搀杂物和光纤主体来进行分类，光放大器一般可以分为光纤放大器和半导体光放大器两种。
光放大器一般可以分为光纤放大器和半导体光放大器两种。
光纤放大器还可以分为掺铒(Er)光纤放大器，掺镨(Pr)光纤放大器以及拉曼放大器等几种。
其中掺铒光纤放大器工作于1550nm波长，已经广泛应用于光纤通信工业领域。
掺镨的放大器可以工作于1310nm波长，但是由于转换效率不理想，现在仍然处于实验室研究阶段。
拉曼放大器是近几年开始商用化的一种新型放大器，主要应用于需要分布式放大的场合。
半导体光放大器结构小巧，方便集成，一直被很多人看好。
但是由于偏振效应不太理想，一直没有大规模商用化。