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EDFA,EPFA,TDFA的比较

深圳市一通光电有限公司张伟明

1前言

近年来，包括有线电视在内的光纤通信系统，由于光纤干线的普及，为了适应通信容量

的扩大和远距离传输网络高功能化的需要，波分复用（WDM）技术有了新的发展。但在WDM

系统中，最有力的关键技术，就是光纤放大器的实用化。众所周知，在光纤线路中，最有

影响的指标一是色散，另是衰减损耗。关于色散问题将另外探讨。衰减是指光信号在光纤

内传输过程中，产生的光功率损耗而言。衰减量是将每1km产生的损耗，用dB表示之值，

例如单模光纤约为0.2dB／km，大约传输15km时损耗达3dB。为了实现远距离的光信号传

输，首先在CATV系统中，应用光纤放大器的是工作在光损耗最小的1.5μm波域的掺何光

纤放大器（EDFA）。但在通信系统中，由于早期铺设的光纤条件的限制，利用1条光纤传

输10GbPS的高速信号比较复杂，但如利用2.5Gbps×4的四波WDM传输，则很容易实现。

因此，从90年代后期起WDM的发展，也推动了EDFA的进步。目前，1.5μm的EDFA波域，

除了早期的1530～1560nmEDFA之外，还出现了拓宽波域的增益位移（GS）型EDFA（1570～

1600nm）。另外，在CATV系统中应用最多的1.3μm波长的单模光纤（SMF）系统中，由

于波长色散甚小即使不作色散补偿，也能传输高至10Gbps的优点，一直受到业界的重视。

但由于1.3μm的SMF传输损耗较大（一般为0.30dB／km）。所以只适用于近、中距离传

输。今后，随着1.3μm的远距离传输需要增加，新问世的1.3μm波域的掺谱光纤放大器

（EPFA）也成了业界关心的热点。最近，由于因特网的爆发式增长，为了有效地利用光谱

波长资源，在开发太比秒级（1Tbp）的高速信号中，高密度波分复用（DWDM）又称密集波

分复用技术的发展，也促进了1.4μm波域的利用。为此目的研制的掺铥光纤放大器（TDFA）

的实用化也是业界关心的产品。还有，应用光纤拉曼现象的拉曼光纤放大器，随着WDM技

术的应用，又重新抬头，在实现超宽波域达100nm放大方面颇具特点。本文拟就涉及扩展

光纤网络容量的各种光纤放大器的现状与发展动向作一综述，以飨读者。

2EDFA

EDFA是在石英光纤中掺入稀十元素饵（Er）作成的掺饵光纤放大器（ErbiumDoped

FiberAmplifier）的缩语。其放大机理是在掺饵的单模光纤中，利用1.47μm的激光器向

纤芯中饵元素泵激时，可使1.5μm波长的光信号，产生感应辐射而得到放大。由于EDFA

具有增益高（30dB），输出功率高（18dBm）和噪波少、波域宽的特点，在CATV干线和光

通信网络中得到了广泛的应用。

2.1EDFA的宽带化EDFA早期的产品，虽然工作波域为1530～1550nm，但随着技术的

进步，尤其是因掺杂物质的不同，开发出了一系列波域的EDFA。在石英系列的掺饵光纤（EPF）

中，再添加铝（AI）元素时，就可改善增益波长特性的平坦度。在WDM系统中，对1.5μm

波域传输的波段也有更细的划分法。例如：短波长的S波段为1450～1530nm，中波长的M

波段为1530～1570nm（也有称1540～1580nm为C波段的），长波长的L波段为1570～1650nm。

在石英系列EDFA中，有采用两级构成并在级间插入增益均衡器（GEQ），用以均衡放大波

长特性，来满足WDM的增益波动在1dB以下的。例如在C波段中曾达到了增益22dB，1dB

的带宽40nm的指标。为了在长波长波域也能实现宽带放大，也有利用比正常EDFA还长5～

6倍的掺饵光纤，使高增益波域移到长波长波域的，此型的指标是在1570～1610nm波域没

有GEQ的情况下也能作到增益偏差小于1dB，噪声指数（NF）6dB，只是泵激效率稍低。除

此之外，为了扩大波域，除石英玻璃之外，也正在开发氟化物玻璃和跨系列的EDFA，有报

告称已经达到了1532～1608nm波域增益20dB，3dB带宽76nm，NF7dB的指标。至于氟化

物EDFA在增益波长特性的平坦性也较好，如果与拉曼光纤放大器并用，有报告称：在波域

75nm的宽带中，增益为18dB、N