光通信产业：观察和思考

光通信产业：观察和思考
成都普天电缆股份代康
1 为什么我们应跟踪世界光通信产业现状及趋势〔略〕
2 迎接光电子世纪的全面到来
光通信的根底是光电子技术。

虽然光电子技术的起点〔1962 年半导体激光器问世〕仅比微电子技术〔以1947年晶体管的创造为标志〕晚十多年，但二者远不能等量齐观。

2.1 电子瓶颈与摩尔定律。

摩尔定律的提出已近四十年，它描述芯片上晶体管集成密度或运行速度每 18~24 个月翻一番，但该定律最终必然遭逢物理极限。

这是因为随着集成度的提高，集成电路互连线宽减小，导致电子迁移和应力迁移现象；其次，线宽越细，电阻越大，回路的时间常数增加，信号延迟随之上升。

结果是电处理速度〔取决于集成电路的处理速度而不是单个晶体管的门限速度〕受限，形成所谓的“电子瓶颈〞。

此外，布线距离越窄电磁耦合越严重。

由于光通信系统中有大量的“光-电-光〞〔OEO〕转换，电子瓶颈制约了信号处理速度跟不上传输速率。

专家们曾预计建立在微电子技术根底上的电时分复用〔ETDM〕通信系统的极限传输速率是 10Gb/s，但是柳暗花明又一村，芯片技术进步屡屡冲破了这一预期：
一是采用新的化合物半导体材料。

一般认为基于 Si、GeSi、InP 材料的电子通信系统传输速率上限分别是 10Gb/s、50Gb/s、160Gb/s。

在 2000 年，采用 InP 和 SiGe 这两种技术的静态数字频分器的运行速度都已能到达 70GHz。

其次是设计方法上有新思路。

电子的脉冲宽度最窄在纳秒〔ns〕量级，因此电子通信中信息速率被限定在千兆〔109〕b/s以内，提高速率可通过并行处理方式。

美国 Inphi 公司 2002 年 1 月推出 80Gb/s 解复用器，采用方法是将单一高速串行信号流变换为4个输出信号至收发器，自称这将为同步光网络〔SONET〕系统 OC-768(40Gb/s) 铺平道路。

这种方式也降低了对器件高速特性的要求，从而降低了器件本钱。

从半导体行业来看，现在已采用铜连线代替铝连线并且采用低介电常数的互连介质，开发出线宽小于90nm的芯片，集成 1 亿个晶体管。

2002 年 5 月英特尔公司总裁贝瑞特访问成都，自信 15 年内摩尔定律仍将有效。

该公司在 2002 年 11 月的微处理器论坛上宣布 2007 年将推出集成 10 亿个晶体管、运行频率6GHz的芯片〔线宽可能是 45nm〕。

看来电子技术对提高通信速率的奉献尚未有穷期。

虽然如此，电子瓶颈始终在前方等着。

信息传输和处理能力的大幅度提升将有待于从微电子时代进入光电子、光子时代。

为什么有此一说?
2.2 光电子和光子学
简单来讲,目前实验室光子脉冲宽度已低于 10 个飞秒 (fs，f为10-15)，如果光脉冲重复速率足够快，光子信息速率将有能力到达几十个太〔拉〕比特/秒〔T b/s，T为1012)。

这里有两个根本概念。

其一，光子。

1926年“光粒子〞被美国物理学家命名为光子。

光子是玻色子，不带电荷，在自由空间传播的光路交叉却互不影响，即有空间相容性，这也是后面谈到的波分复用〔WDM〕的物理根底。

更完整的表述是，真空中光子间相互不排斥，而在物质〔如光纤〕中影响极微弱。

其二，光子学。

研究内容是作为信息和能量载体的光子的行为及其应用，是一门历史久远的学科，其根底包括爱因斯坦﹑理查德_费曼等大师创立的量子物理学。

很多光通信用光电器件和系统都是利用了光子的量子特性和效应。

曾经是只要了解光的射线理论就可初步理解光纤传输的原理，但要进入新的领域，必须了解光的粒子性——不是简单地成认波粒二象性，而是用量子理论的观点来认识。

在理解光检测器件的工作原理时就要将接收光看作粒子，但相干光的检测却是基于光的波动性。

再举双异质结结构的半导体激光器为例，当它的有源层厚约 100nm时，其中的载流子可以作为粒子来处理；但当该厚度减至 10nm而与电子德布罗意波波长相比拟时，载流子有效质量和运动波动性的量子学特性显露出来，这时有源层与周围包覆层产生很窄的阱状势垒，注入到势阱中的电子与空穴作为满足特定方程与边界条件的波动而被限制在这一量子阱〔QW〕中，激光器获得崭新的增益频谱特性，功耗下降，响应速度上升。

现在上档次的半导体光电子器件几乎都采用了
量子阱结构，这要归于20 世纪七十年代后期分子束外延〔MBE〕和金属有机物化学气相沉积〔MOCVD或OMVPE〕技术的开展，能控制假设干原子层异质材料的生长。

2.3 光集成技术
光通信的进一步开展离不开光集成化技术，在当前不景气的形势下，光集成技术将有助于降低本钱。

(1) 功能集成和个数集成
光集成有功能集成和个数集成两个方向。

所谓的功能集成是把具有不同功能的光、光电器件集成在一个芯片上，解决器件间的连接问题，提高可靠性，与开展集成电路的初衷一样。

当然小型化、低本钱也是集成的目的，可降低设备功耗从而降低运营本钱，这在通信行业不景气的时期尤为重要。

从开展来看，早期用光波导代替光学镜子是一进步；现在用光刻法代替光纤、光波导、自由空间辐射光束那么更具革新性，不但降低光器件制作工时，而且提高了可靠性。

这项工作始于20 世纪八十年代后期将无源光器件集成在单一芯片上的探索，今后还会加上激光器等有源器件，但难度比集成电路技术大得多，因为很难解决不同材料制成的器件如何集成。

例如铌酸锂〔LiNbO3〕晶体为衬底的M-Z电光调制器〔EOM〕还无法和半导体材料的分布反响激光器〔DFB-LD〕、分布布拉格反射激光器〔DBR-LD〕集成在一起，只能通过保偏光纤将光从激光器引入到调制器后再用普通光纤引出，所需的工艺既难又消耗时间，封装要求高；而由半导体材料制成的量子阱电吸收调制器〔EAM〕除尺寸小、驱动电压低的优点外，最有吸引力之处还在于它可以与DFB-LD集成在一起，是当前高速调制器的研究热点。

但EAM的消光比不及EOM，且现在只到达10Gb/s的调制速率，可以判断的是今后几年铌酸锂调制器仍将是高速外调制器的主流技术，谁也难于断言它会在何时受到多大程度的挑战，关键是改进制造工艺以降低半波电压〔OFC2002上日本富士通介绍了半波电压仅为的产品〕。

光通信业产品更新快，研发一旦停顿就将前功尽弃，在进行产品技术可行性分析时，不要强行去预测五年甚至三年以后的事情。

个数集成那么是将多个同样的器件集成在一个单片上，其目的主要在于解决小型化的问题。

这方面的例子很多，如阵列波导光栅〔AWG〕；多个垂直腔外表发射激光器〔VCSEL〕集成在一起构成密集波分复用〔DWDM〕系统所需的激光器阵列。

具体例子有2002年年初报道的Lightwave Microsystems 公司将低损耗的AWG和 10 个VOA (可变光衰减器)集成在一个芯片上，而一般至少需 79 个分立元件。

〔2〕光光集成和光电集成
这是集成的两种方式。

光光集成以 1969 年始创的集成光路为代表，从体结构的组合到以光波导形式实现光调制器和光开关等；光电集成指光子器件和电子器件均集成在同一衬底上得到光电子集成回路〔OEIC〕。

典型例子有微电子机械系统〔MEMS〕，它从1972年诞生到今天已开展成为跨越多个学科的领域，形成了产业，应用面不单限于光通信。

〔3〕单片集成和混合光集成
单片集成是用同一种工艺将所有元器件集成在半导体或光学晶体的衬底上。

在OEIC上的所有光/电子器件、电路、光波导经晶体生长、光刻、刻蚀、镀膜工艺制成，有利于量产和降低本钱。

就激光器而言，将激光器、调制器、波导和其它光功能集成在同一基片上，是当今最重要的趋势，这样可增加功能，降低本钱。

混合光集成那么是用不同工艺制作不同器件，将它们组装在大衬底上，例如光收发器。

总的说来，光集成还处于初级阶段，远未到达讨论集成规模的程度，能否和有无必要到达集成电路的水平、能否如硅微电子技术一般实现从量变到质变还难以预料。

目前所说的光集成主要还停留在模块集成阶段，与这里所说的光集成还有区别，但能做到这一步已不简单。

例如英特尔在 ECOC2001上推出将三个基于CMOS技术的LXT17001激光驱动器〔VCSEL驱动器IC〕、LXT14002阻抗转换放大器〔TIA〕、LXT13002限幅放大器〔LIA〕合在一起的芯片组，大大降低了功耗，面向 10 Gb/s 短距离应用；2002年年初英国 Bookham 公司推出光频谱分析模块，集成了光开关、解复用、光探测 (接收)功能，使检测光端口的费用 (通常成百上千美元)急剧下降，获得 Nortel 公司的认可——这已足以自慰，世界上大的系统商屈指可数，器件厂商只有将产品提供给他们，才能真正算是成功。

2.4 光电子产业和全光通信
预计随着高速电子学技术的开展，本世纪头十年内在ETDM方面将可能出现速率160Gb/的光收发器，每波长100Gb/s 的光通信系统并非不可能实现。

光通信最终将向全光通信方向开展，但这是一个长期的过程，全光通信也不是纯光通信。

现在一般所说的全光网只是包括传输层和交换层，终端还是电，并不排斥有电控制
的成分。

在城域网边缘，有低本钱、多协议的压力，必须依靠智能化的光电解决方案，而“智能化〞那么是电子技术更为擅长。

目前光通信的缺陷〔如色散、非线性效应等〕还得靠低本钱高性能的电子器件来解决,在光域对信号处理和缓冲还很困难。

此外，全透明的光网会有性能监测、故障定位的困难，系统要升级〔如DWDM 相邻信道频率间隔从100GHz变窄至25GHz〕需要更换大量元件。

在未来的光通信中，电子和光子可以发挥互补优势，电子相互间影响的特性可以用于交换和路由，光子那么可用于信号的并行传输和处理。

从行业开展来看，光通信产业应当充分利用微电子产业技术成果，例如生产电信级激光器的大多数工艺都可在硅集成电路工艺中找到；其次是学习微电子产业规模做大的经验，提高自动化生产水平，推动标准化，从而大幅度地削减本钱，提高产品可靠性。

半导体行业的巨无霸企业不但染指、而且已经很深地进入光通信领域，例如英特尔公司正方案用投资 20 多亿美元、生产 12 英寸晶片的工厂来生产光通信模块。

建立在光电子技术之上的光通信已成为一个巨大的产业，而且还将持续壮大，目前光通信业虽然困难重重，但仍然是一个年青、充满活力的产业，原因在于与人需求紧密相关的产业是不会老的——带宽已成为人类除了衣食住行以外最根本的需求，但现状却远不如人意，即使在美国，2001年宽带订户也不过 3.24%，这已是世界第四位，第一位是韩国〔13.92%〕，政府将宽带接入作为提高国民教育素质的工具加以推广。

我国要全面实现小康社会的宏大目标，宽带接入率应作为一个重要指标。

真要是农村实现了“村村宽带化〞，城市里宽带之“光〞照进每户人家〔那时电信局内电缆可能被光纤彻底赶出〕，光通信规模还差得远。

3 光传送网络的演进
3.1 海量光纤带宽
谈论光通信系统的演进可以以克服光纤的缺陷为线索。

首先是光纤固有的衰减、色度色散两个线性效应，其次是光传输功率增大引起的非线性效应，现在那么是传输速率增加带来的随机性〔主要指偏振模色散，PMD〕，还没有较完美的解决方案。

当然对降低光纤损耗的探索从未停止过,最新的例子有：住友电工〔SEI〕在 OFC2002上介绍的在1568nm波长衰减为的光纤，其纤芯为纯石英，包层那么掺氟。

以前人们只关心单模光纤衰减小的1310、1550nm窗口，现在已扩展到全频谱〔1260~1625nm〕，引入波段代替窗口：O(初始)波段为1260~1360nm；E(扩展)波段为1360~1460nm；S(短波长)波段为1460~1530nm；C(常规)波段为1530~1565nm；L(长波)波段为1565~1625nm；U(超长)波段为1625~1675nm，用于网络监测。

所有产品的使用波段均应对号入座，波段如何划分的背后存在各大厂家之间巨大的商业利益之争，日本公司在覆盖“C+L〞波段的宽带掺铒光纤放大器〔EDFA〕开发上曾走在世界前列，但在标准面前猛然发现自己的产品两头不靠。

去除掉1385nm处OH根离子的水峰后，从1260~1625nm共有365nm宽的资源。

按对应频率宽度的10%来粗略估算，大致有50THz的带宽。

按目前双幅度调制技术所到达的0.4 b/s/Hz水平来计算，一根光纤容量为20Tb/s；按四象限幅度调制(QAM)所到达的4b/s/Hz，一根光纤容量200Tb/s。

另一种粗算方法假定50THz带宽提供1000个波长的信道，每个波长40Gb/s，每根光纤总带宽40Tb/s。

现在每根光纤传输带宽为的系统已商业化〔例如Lucent 和Nortel的160╳10Gb/s〕。

2002年11月统计全球最繁忙的互联网路由为伦敦到纽约，也不过才97Gb/s。

系统容量取决于带宽和传输距离之乘积。

在1993年实现8×10Gb/s、280km传输；在1999年，单根光纤容量到达120~160Tb/s﹒km〔80 OC-48 over 600km，或40 OC-192 over 400km〕，开展至今已是1600-2400Tb/s ﹒km〔80 OC-192 over 3000km，或 40 OC-192 over 400km〕，预计下一代将到达3200~4800 Tb/s﹒km的水平，将电再生距离从500 km扩至3000 km〔但可以想见的是光放大器和复用解复用器等器件本钱随之迅速上升〕。

实现如此巨大的容量始于波分复用技术(WDM)和掺铒光纤放大器(EDFA)的应用。

1987年，美国贝尔实验室一夜之间决定放弃相干光通信的研究，集中力量开发WDM技术。

到了九十年代中期，以WDM、EDFA技术为基石的第五代光通信系统已开展起来，其里程碑是1996年初富士通、贝尔实验室、NTT突破1Tb/s，人类社会进入太拉〔Tera〕通信世纪。

在重点介绍WDM和EDFA之前，先来看其它提高系统容量的方法。

3.2 提高系统容量的根本途径
其一是采用新的编码技术。

现在已获得认可的是前向纠错技术〔FEC〕，在发送器用FEC编码器将额外比特加到传输数据上，在接收端用FEC解码器发现和修复损坏的数据。

付出约7%带宽的代价，却可将误码率〔BER〕从10-5降至10-15，或者说可以获得6dB的编码增益。

10Gb/s的DWDM系统所要求的光信噪比〔OSNR〕为23dB，
采用FEC技术后降为17dB，可以保持误码率不变。

当然光通信不必如铜缆通信系统那样倚重复杂的编码技术来实现高传输速率，后者频谱资源有限，只得在编码上多花气力。

其次是提高ETDM的单通道传输速率，从622Mb/s到〔OC-48〕、到10 Gb/s〔OC-192〕、40Gb/s〔OC-768〕，但继续增加将遭遇诸多限制〔归根到底是电子瓶颈〕：外调制昂贵、复杂；交换速率跟不上，信号堵塞；器件封装工艺有难度，不能很好实现设计意图；色度色散〔CD〕的限制。

CD是限制外调光信号传输距离的主要因素，用公式表达如下：Ld≈105/〔D_B2〕，Ld为色散限制距离〔km〕，D为光纤色散〔ps/〔nm_km〕〕，B 为传输速率〔Gb/s〕。

将D为17 ps/〔nm﹒km〕〔普通G652光纤在1550 nm波长的典型值〕、B为10Gb/s带入计算，Ld只有59km。

要增加距离必须进行色散补偿，目前最为普遍的仍然是采用色散补偿光纤〔DCF〕，其D为-90~-150ps/〔nm_km〕。

DCF的优点在于其固有的频谱光滑特性，即可对所有信道同时进行补偿，但其模场直径小，故馈入功率不能太大，否那么光纤的非线性效应会猛然冒出；DCF使用长度较长也带来本钱高和引起额外损耗的问题。

选择色散补偿程度和位置十分重要，不能简单一插了事，应使线路终端接收到的沿线累积色散尽量小，同时又保存沿线局部色散以不断分开波长靠得较近﹑相互间“纠缠不休〞的多个光信号。

符合建议的非零色散位移光纤〔NZDSF〕在C波段的典型CD值为4 ps/〔nm_km〕，因而10Gb/s系统色散受限距离保持为250 km。

至于偏振模色散〔PMD〕，现在光纤平均PMD都已到达小于的水平，对于10Gb/s系统已不是问题，但对于早年敷设的光纤或40Gb/s系统那么不容无视。

方法之三是采用光时分复用〔OTDM〕技术。

同一波长光载波的各路信号占用不同时隙，例如160Gb/s的信号可由4路40Gb/s的光脉冲按时序复接产生，与ETDM不同，ETDM是基于电逻辑器件处理时分复用信息。

OTDM 是单波长高速光信号处理技术，无非线性效应，对光放大器平坦度要求低，但采用归零超短脉冲，占用带宽很宽，受色散影响大。

从器件要求来看，需高度相干的高速窄脉冲激光器和延时器等器件，虽在2000年即有OTDM系统最高容量到达1280Gb/s的报道，实际上目前尚处于实验研究阶段。

当前现实的扩大带宽的方法是波分复用技术〔WDM〕。

3.3 WDM意义及分类
根据相邻波长间隔的大小，WDM分为密集波分复用〔DWDM〕和稀疏波分复用〔CWDM〕。

已规定CWDM相邻波长间隔为20nm，在1270~1610 nm全频谱可以有18个波长。

由于波长间隔大和信道数有限，可以防止出现光纤非线性效应，相关元件的本钱可大为降低。

例如可采用非致冷激光器，功耗下降，封装本钱也降低,其本钱是DWDM激光器的三分之一；而用薄膜滤光器〔TFF〕制成的复用解复用器〔Mux/DeMux〕已完全满足要求。

有统计显示CWDM与DWDM相比，总本钱可降低35~65%，因而有人认为，继同步数字体系〔SDH〕/SONET和EDFA带动光传送网带宽上升之后，在城域网〔下文详介〕中采用CWDM将促进第三波带宽增长时期的到来。

DWDM相邻波长间隔是0.8~2nm或更小。

具体细分时是按照频率而不是波长来保持每波信号间隔。

在建议中将1528.77~1560.61 nm按100GHz〔约〕间隔分为41个信道，基准频率为〔对应波长为〕。

应当习惯于用频率而不仅是波长，因为波长依赖于光波导的特性，沿用波长描述系统和元件就不准确。

那么是否可以依靠进一步将信道间隔变窄来得到更多的带宽？凡事都有限度。

进入光纤的激光束增多、光功率增大后带来非线性效应，为此不得不降低输入光功率，从而降低了传输距离；其次是面临提高器件频率精度和稳定度的挑战。

有挑战就有人应答，例如BaySpec公司推出基于先进的VPG〔Volume Phase Gratings〕技术的DWDM元件，在0~70℃使用温度内，其波长漂移小于℃，插入损耗小于℃，已用于Mux/DeMux、光通道性能监测器、便携式光谱分析仪等产品；OFC2002上有英国大学利用光注入锁相环技术〔OIPLL〕将宽调谐取样光栅的DBR激光器〔SG-DBR LD〕在室温条件下相邻信道间隔频移控制在1Hz内的报道，10Gb/s 系统相邻信道间隔可以实现。

然而这些成功产品现在还所费不菲，从而限制了DWDM进一步细分。

3.4 掺铒光纤放大器〔EDFA〕
可以说天赐良缘让EDFA和WDM结合，宽带才可能成为现实。

3.4.1 原理简说
其工作原理与水泵将水提升至一定高度后突然放掉相似。

掺铒光纤〔EDF〕是在光纤芯子中掺入稀土铒离子(Er 3+)作为增益介质，泵浦激光器将Er 3+从基态能级激发到高能级，好比水向高处流，实现粒子数反转；在高能级停留短暂的时间后，在外来光子〔即传输光波粒子〕光场的感应下，一起骤然返回到低能级，并释
放出与入射光子波长、方向、相位相同的光子，这样实现了把能量持续不断地传递给光子，或者说增加了传输光子的数量，到达了放大的目的。

计算显示，光通信系统无误码〔BER为10-9〕数据传输所需光子数为个/比特。

3.4.2 开发历史和意义
从技术史的角度来看，相当于电子技术中晶体管的创造。

最近十年来，光通信领域再没有一项创造象EDFA 那样耀眼，但其实EDFA历史至少可追溯到上世纪六十年代初美国光学公司斯尼泽〔Elias Snitzer〕所作的开创性工作，只是在1988年英国南安普顿大学佩恩〔David Payne〕教授在不知晓前辈工作的情况下“重新创造〞的EDFA才引起了世人的注意，1989年，日本NTT实验室验证了EDFA。

其间贝尔实验室受用EDFA开通WDM可大大降低系统费用的前景所驱动，开始研发长途WDM系统。

1990年，贝尔实验室将EDFA用于长途通信。

1996年，AT ＆T和Alcatel将EDFA用于跨大西洋的海底光缆线路，每信道5Gb/s。

EDFA采用980、1480nm光为泵浦，释放的光子波长恰恰落在C波段，这是大自然对人类的馈赠。

EDFA出现以前，在中继站将每个光信号转换为电信号放大处理后再转换回光信号继续传输，本钱高昂，例如世界上第一条跨洋海缆系统〔TAT-8〕每隔35~50km就要安装一个中继器。

有了EDFA，光纤衰减不再是限制传输距离的首要因素，取而代之的是光纤色散和激光器啁啾。

EDFA“透明〞的特点意味着它可同时放大多个波长的信号，而不是一个波长一个放大器，且与信号速率、格式无关，从而降低了系统本钱，通信系统因而有可能从点到点链路开展到网络的水平。

当然在每个EDFA处，其自发辐射噪声〔ASE〕参加并在其后的EDFA处得到放大和逐段累积，所以超长距离传输仍要电中继。

目前对和10Gb/s的系统，一般每隔5至8个光放大器〔约700km〕就要电中继作3R处理。

随着技术的进步，全光传输距离大幅度提升，已有声称达6000km的报道。

2001年，Corvis公司在芝加哥至西雅图的路由上实现3200km 160×无电再生传输；2002年年初的报道是，Qtera公司实现了4000km 的10Gb/s光信号的无电中继传输。

这家公司1999年被北电网络公司〔Nortel〕收购，看中其超长距离传输技术，合并耗资＄亿。

3.4.3 光放大器开展动态
虽然有公司2002年年终估计当年光放大器市场不过7亿美元，预测2006年会到达11亿，远低于此前乐观预测的47亿，但这并不影响对它的研究热情。

光放大器应当成为光通信系统中的寻常器件，降低其本钱和提高其性能同样重要。

这里侧重于性能方面的介绍。

〔1〕新型EDFA
对新型EDFA的主要要求有：宽带化，覆盖C+L波段，现在主流产品还是单波段；增益光谱曲线平坦，消除多个EDFA级联时增益不平坦累积，不能单靠削平增益顶峰来到达目的，但现在双波段EDFA很难到达这一要求，因此还得靠用光纤光栅滤光器将C波段和L波段的信号别离、各自放大后再合并起来。

然而掺铒光纤〔EDF〕在L波段的增益效率低，所需EDF较长，一般来说需要5倍于C波段的增益光纤长度，因而噪声系数〔NF〕大。

EDFA的核心技术有EDF。

其实EDF中还掺铝以改善增益平坦度和提高铒离子的浓度，在保证增益的条件下减少所需掺铒光纤的长度；也可能掺其它金属作为铒的激活剂。

在石英基光纤中掺入其它稀土可得到额外带宽，但量子效率低。

新型EDFA的研发应当跳出增益光纤基质玻璃为石英的思路，采用其它材料。

在提高稀土离子发光效率方面，硫化物和氟化物光纤比氧化物〔如二氧化硅〕光纤好。

研究成果有：掺镨〔Pr3+〕的氟化物和硫化物玻璃光纤放大器合起来使用可得到1290~1350nm 波段平坦的增益谱；掺铒的氟化物光纤放大器，带宽得到扩展，具有较好的增益平坦度；碲〔Te〕、铅/石英基玻璃材料在开发宽带EDFA上显示出很好的光谱特性，有带宽达80nm的报道，对S波段应用很有吸引力，但Te 具有高的光学非线性；在ZBLAN氟化物光纤中加铥〔Tm〕制成的光放大器〔TDFA〕有希望用于S波段。

然而光通信行业已习惯于石英基的光纤放大器，原因有其它基质的光纤、如氟化物光纤的吸潮性及其与石英光纤间的接续仍未得到很好解决。

因此有必要选择材料以外的其它方法，不能寄希望于有朝一日发现新材料。

对EDF的改进可从以下几方面入手：为了与高功率泵浦激光器配合，采用双包层单模光纤结构；一种新型EDF的截止频率提高，模场直径小，纤芯集中了90%的光功率，以此提高信号光纤和EDF之间的光功率耦合；提高EDF纤芯铒离子浓度均匀性；在不对EDFA的NF产生较大影响的前提下尽可能提高铒离子浓度，并且铒离子不会两两配对而不“干活〞。

传统的制造EDF的方法是将疏松的石英芯棒浸入铒离子溶液，让铒离子扩散进入。