光放大器（OA，Optical Amplifier）的功能是提供光信號增益，以補(bǔ)償光信號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），用于提高信號的接收靈敏度。OA作為線路放大器時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）。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。

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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

2、我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的定義

事實上，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 =（輸入信號光功率/輸入光噪聲功率）/（輸出信號光功率/輸出光噪聲功率）

OA的噪聲來自不同的方面，如：信號-ASE差拍噪聲、ASE-ASE差拍噪聲、內(nèi)部反射噪聲、信號散彈噪聲、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)對于系統(tǒng)性能、特別是整個光鏈路光信噪比（OSNR）有重要影響。

信噪比的退化是因為放大器在給予輸入信號和噪聲以大致相同放大的同時，放大器本身又添加進(jìn)了新的噪聲。其實任何放大器都表現(xiàn)出S/N的退化，因為任何放大器都是一個噪聲源。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，因為單位量子效率的PD雖然可排除雪崩噪聲，還存在散粒噪聲。對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（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)測試方法對應(yīng)的IEC文件號示例

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)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(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）、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。

欲詳細(xì)了解我國WDM系統(tǒng)中光纖放大器OFA參數(shù)指標(biāo)的請進(jìn)入。

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