光放大器（OA，Optical Amplifier）的功能是提供光信號(hào)增益，以補(bǔ)償光信號(hào)在通路中的傳輸衰減，增大系統(tǒng)的無中繼傳輸距離。

一、OA的分類

1、根據(jù)OA的制作材料分類

在ITU-T建議G.661《光放大器裝置和子系統(tǒng)相關(guān)通用參數(shù)的定義和試驗(yàn)方法》的“范圍”一章中指出：本建議適用于所有商用光學(xué)放大器（OAs）、光學(xué)放大子系統(tǒng)和包含OAs的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)元件。它適用于使用光學(xué)泵浦光纖（基于摻雜稀土光纖或拉曼效應(yīng)的）OFAs、半導(dǎo)體光放大器（SOA，Optical Semiconductor Amplifier）和平面光波導(dǎo)放大器（POWA，Planar Optical Waveguide Amplifier）的OAs。

對(duì)于光學(xué)泵浦光纖放大器（OFA），又分為用鉺離子摻雜的光纖作為有源光纖的摻餌光纖放大器（EDFA：Erbium-Doped Fiber-Amplifier）和基于光纖中受激喇曼散射效應(yīng)（SRS）并以傳輸光纖、色散補(bǔ)償光纖或高非線性光纖作為增益介質(zhì)的喇曼光纖放大器（RFA，Raman Fiber Amplifier）。這類放大器目前在光纖通信系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，尤其是在波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)中。

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2、根據(jù)在光通信系統(tǒng)中的位置分類

根據(jù)在光通信系統(tǒng)中的位置，主要分為3種：在發(fā)送端OA可用在發(fā)端機(jī)的后面作為系統(tǒng)的功率放大器（BA，Booster Amplifier），用于提高系統(tǒng)的發(fā)送光功率。在接收端OA可用在光接收端機(jī)之前作為系統(tǒng)的預(yù)放大器（PA，Preamplifier），用于提高信號(hào)的接收靈敏度。OA作為線路放大器時(shí)可用在無源光纖段之間，以補(bǔ)充光纖損耗，延長中繼長度，稱為線路放大器（LA，Line Amplifier）。這種位置用途的應(yīng)用尤其是在WDM系統(tǒng)中使用較多。

3、ITU/IEC的分類方法

在ITU-T建議G.661中規(guī)定，根據(jù)所使用的技術(shù)和OA本身的使用情況，定義了不同的OA應(yīng)用分類（等級(jí)）。在IEC/TR 61292-3中也給出了光放大器技術(shù)的同樣分類。這些類別由一位大寫字母、一位數(shù)字和一位小寫字母標(biāo)識(shí)。

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二、OA參數(shù)定義

1、ITU-T的定義

在ITU-T G.661（07/2007）中，給出了光放大器（OA）參數(shù)的定義。它包括兩部分：第一部分列出了與OA裝置相關(guān)的參數(shù)，即功率的如預(yù)置（pre）、線路（line）和分布（distributed）放大器和包含OAs的包含OAs的光網(wǎng)絡(luò)元素（ONEs）；第二部分列出了光放大器、基本子系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，即光放大發(fā)射器（OAT）和光學(xué)放大接收器（OAR）。關(guān)于第一部分OA裝置和包含OAs的光網(wǎng)絡(luò)元素方面，一共定義了70個(gè)參數(shù)的概念。第二部分OA子系統(tǒng)其定義的方面和數(shù)量的統(tǒng)計(jì)詳見下表2-1。

表2-1：ITU-T定義的OA子系統(tǒng)參數(shù)統(tǒng)計(jì)

2、我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的定義

事實(shí)上，我國有關(guān)OA，特別是OFA方面的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，不論是國家標(biāo)準(zhǔn)還是通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，都給出了相應(yīng)的有關(guān)參數(shù)的術(shù)語與定義，結(jié)合該標(biāo)準(zhǔn)的需要。這些參數(shù)的定義也是參照ITU-T G.661建議中的。如在我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16849-2008《光纖放大器總規(guī)范》中的第3章《術(shù)語與定義》，就定義一百多個(gè)相關(guān)參數(shù)。

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我國標(biāo)準(zhǔn)雖然參照了ITU-T G.661建議的參數(shù)定義，但有些參數(shù)的定義也不盡相同。例如關(guān)于OA的噪聲指數(shù)（NF），ITU-T G.661定義NF為具有單位量子效率的光檢測器輸出端信噪比的減小。請注意，G.661的這一定義方式需要解釋（給出了5個(gè)備注）。但在YDN 120-1999《光波分復(fù)用系統(tǒng)總體技術(shù)要求》中定義的光放大器的NF為：散彈噪聲信號(hào)通過OA傳輸引起的具有特定量子效率光檢測器輸出端信噪比降低，即輸入端信噪比與輸出端信噪比的分貝比。用公式表示如下：

NF =（輸入信號(hào)光功率/輸入光噪聲功率）/（輸出信號(hào)光功率/輸出光噪聲功率）

OA的噪聲來自不同的方面，如：信號(hào)-ASE差拍噪聲、ASE-ASE差拍噪聲、內(nèi)部反射噪聲、信號(hào)散彈噪聲、ASE散彈噪聲，每種來源的大小與不同的條件有關(guān)。該參數(shù)對(duì)于系統(tǒng)性能、特別是整個(gè)光鏈路光信噪比（OSNR）有重要影響。

信噪比的退化是因?yàn)榉糯笃髟诮o予輸入信號(hào)和噪聲以大致相同放大的同時(shí)，放大器本身又添加進(jìn)了新的噪聲。其實(shí)任何放大器都表現(xiàn)出S/N的退化，因?yàn)槿魏畏糯笃鞫际且粋€(gè)噪聲源。由于光信噪比只有通過O/E變換后才能觀測，所以又牽連到光檢測器。但是光放大器的NF要排除光檢測器的噪聲貢獻(xiàn)，不過G.661的上述定義終究還是沒有把問題講透徹，因?yàn)閱挝涣孔有实?/span>PD雖然可排除雪崩噪聲，還存在散粒噪聲。對(duì)于喇曼光纖放大器中各種噪聲干擾因素詳見下表2-2。

表2-2：喇曼光纖放大器中各種噪聲干擾

三、OA的測試方法

ITU-T G.661建議中，給出的光放大器（OA）的其絕大多數(shù)參數(shù)的測試方法（TM，Test Methods），是遵守國際電工委員會(huì)（IEC）的基本規(guī)范IEC 61290系列的。G.661建議中的表1給出了參數(shù)的分組及相對(duì)應(yīng)的IEC規(guī)范的測試方法名稱。這里下表3給以了示例。

表3：OA參數(shù)測試方法對(duì)應(yīng)的IEC文件號(hào)示例

上述相關(guān)OA介紹是依據(jù)于ITU-T G.661建議，若要詳細(xì)了解該建議書具體內(nèi)容的請查閱下附件3。

附件3：ITU-T G.661（07/2007）《光放大器裝置和子系統(tǒng)相關(guān)通用參數(shù)的定義和試驗(yàn)方法》

四、OA的應(yīng)用

在ITU-T G.663建議中涵蓋了光放大器（OA）設(shè)備和子系統(tǒng)的應(yīng)用相關(guān)方面，主要是用于數(shù)字系統(tǒng)的。OA工作在1550nm區(qū)域，或1310nm區(qū)域，或其他波長區(qū)域也包括在內(nèi)。應(yīng)用包括單通道和多通道系統(tǒng)，用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)配置，用于長距離網(wǎng)絡(luò)和光學(xué)接入網(wǎng)等。在ITU-T G.663建議中給出了OA裝置及子系統(tǒng)的9方面具體應(yīng)用，列表于下表4中。若要詳細(xì)了解ITU-T G.663建議書具體內(nèi)容的請查閱下附件4。

表4：OA裝置及子系統(tǒng)的9方面具體應(yīng)用

附件4：ITU-T G.663（04/2011）《光放和子系統(tǒng)的應(yīng)用相關(guān)方面》

五、相關(guān)OA方面的標(biāo)準(zhǔn)

1、ITU-T的建議

關(guān)于直接針對(duì)光放大器（OA）方面，ITU-T的建議書目前主要有G.661~G.663和G.665等。包括了OA的分類（等級(jí)）、參數(shù)定義、通用特性、應(yīng)用和測試方法等，其G.665專門規(guī)定了喇曼光纖放大器（RFA）的通用特性。

2、我國的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

由于光學(xué)泵浦光纖放大器（OFA）使用的非常廣泛，因此，我國國家標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)OFA給出了相應(yīng)的技術(shù)要求和測試方法光標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括摻餌光纖放大器（EDFA）和喇曼光纖放大器（RFA）。當(dāng)然我國也有相關(guān)OFA的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

欲詳細(xì)了解相關(guān)我國OFA標(biāo)準(zhǔn)情況的請進(jìn)入：OFA國家標(biāo)準(zhǔn)情況；EDFA通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)情況

在光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)中，根據(jù)不同使用位置的OA（包括BA、PA和LA）的參數(shù)指標(biāo)要求主要是由我國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（各類WDM系統(tǒng)）所規(guī)范的。

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