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掺铒光纤放大器原理及结构分析综述
输入光信号光耦合器
输入光信号
光耦合器
光隔离器
光隔离器
光滤波器
泵浦光源
图2-6掺铒光纤放大器示意图
目前，传统的电子设备光纤线路中继器具有许多缺点。不仅部件结构过于复杂，而且应用非常不方便，其成本和价格也非常昂贵。尤其是当机器设备从低速转换为高速传输模式时，中继器肯定会出现一些相应的拆卸和更换，这不仅不方便，而且还需要对本不需要消耗的大量开销进行投资。
此时，掺铒光纤放大器的存在已完全解决了这一缺陷，不仅不需要随着信号方法的改变而改变，而且当设备扩展或用于光波分复用的时候，无需拆卸。凭借这一优势，掺铒光纤放大器已成为全球光传输系统中必不可少的关键原件，其独有的优点已被大家所公认，其应用范围也越来越广。
下面详细说明掺铒光纤放大器的原理和结构。
1掺铒光纤放大器工作原理
掺铒光纤放大器主要由有源媒介，掺杂浓度值，泵浦光源，光耦合器和光隔离器等等构建而成。来自光源的信号光和泵浦光可以在掺铒光纤线上传输，而不受方向的限制，无论是沿相同方向传输（也称为沿相同方向泵浦）还是沿反方向传输也称为（反方向泵浦）或两个不同方向的传输（也叫做为双向泵送）都是可以的。
当信号光和泵浦光同一个时间加入到掺铒光纤中的时候，由于泵浦光作用，使得铒离子被激发到很高的电子能级，然后迅速变为亚稳态能级。当由于入射信号光的影响和作用而变为基态时，掺铒光纤放大器发出与该信号光匹配的光子，从而实现了信号得放大。
2掺铒光纤放大器的物理结构
在掺铒光纤放大器中，隔离器在输入端有一个，在输出端有一个。其功能是更好地在单个方向上传输光信号。泵浦激光发生器的存在是为了更好地向系统供给能量。掺铒光纤放大器根据其内部光纤耦合器将输入的光信号和泵浦光耦合到相同的掺铒光纤之内，并经过掺铒光纤作用将泵浦光的能量传递到输入光信号之内。最后给输入的的光信号的动能放大了。在实际的生产生活中，掺铒光纤放大器不仅可以用于获得非常大的输出激光功率，而且还可以具有其他关键的主要参数，例如较低的噪声指数值。掺铒光纤放大器内部运用了多个泵浦源的结构，并且在其中安隔离器在放大器的中间，起到相互保护和隔离的作用。为了更好地获得更宽和更平坦的增益值曲线，还添加了一个增益值平坦滤波器[9]。
3掺铒光纤放大器的优点
单模光纤的最低损耗的覆盖领域和掺铒光纤放大器的放大覆盖区域非常相似，导致了他们彼此之间的匹配度非常不错，该现象使得如果用掺铒光纤放大器去放大单模光纤里的光信号，那么会让传输产生的损耗非常的小，可以更好的传输更长的距离。
掺铒光纤放大器拥有较强透明度的优点在数字信号的数据率和数字信号的格式两方面也有非常好的表现。
利用好掺铒光纤放大器可以让目前我们能够利用和使用到的光纤带宽资源提升一大截，甚至做到在单一光纤上同时间传输几百个信道，这是充分发挥了其放大频带宽的特点。
在单一传输系统上级联多个掺铒光纤放大器也是完全没有任何问题的，因为该放大器的噪声指数很低，基本可以低到量子的最低值。
增益饱和的恢复到正常所用时间多，每个信道之间的串扰很小。