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光纤通信（原理与应用）|| 光放大器

DOI：10.1017/9781316661505.005 出版年份：2016 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 光放大器是光纤通信中广泛使用的设备，用于放大光发射机产生的光信号。该光信号直接被放大，无需先转换为电信号再恢复为放大的光信号。这意味着光放大器在全光域直接对光子进行操作。本质上，光放大器确实需要作为光电器件的光源和光电探测器，以及其他操作（如包括重定时在内的光脉冲整形）所需的附加电子电路。但为什么我们需要光放大器呢？我们知道，在1500纳米波长附近，典型光纤损耗约为0.2分贝/公里。让我们看看光信号在光纤中传输约100公里后会发生什么。信号衰减了20分贝。因此它们需要被放大，否则检测到的信号信噪比太低，误码率会过高（通常期望的误码率值<10^-9）。解决这个问题的一种方法是检测微弱信号，然后调制新激光器（光-电-光转换），这需要高速（>10吉赫兹）电子电路。因此，放大信号的最佳方式仅通过光学手段，而首选方法是光纤放大器，它效率最高、最稳定且损耗最低。
作者：
AI智能分析
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

根据功能了解各类光学放大器，描述半导体光放大器（SOA）的工作原理、基本结构类型及性能参数，理解拉曼光纤放大器（RFA）的放大概念、性能参数及用途，阐述掺铒光纤放大器（EDFA）的放大机制、特性与优势，并比较SOA、RFA和EDFA的主要特点与应用。

研究成果

光放大器对于克服光纤通信中的光纤损耗至关重要。它们可用作功率放大器、线路放大器和前置放大器。包括半导体光放大器（SOA）、拉曼放大器（RFA）和掺铒光纤放大器（EDFA）在内的各类光放大器具有不同优势，适用于特定应用场景。其中，掺铒光纤放大器凭借其大带宽和极低的信道间串扰特性，在波分复用系统中得到广泛应用。

研究不足

局限性包括：半导体光放大器（SOA）对输入光信号偏振态敏感、有源介质噪声水平较高、波分复用（WDM）应用中串扰严重；拉曼光纤放大器（RFA）需要高功率光泵浦且对偏振态存在一定敏感性；掺铒光纤放大器（EDFA）具有非均匀的光增益谱且仅适用于1550纳米波段，因此不适用于需要1300纳米放大的应用场景。

SCI高频之选
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  • AQ6370D
    AQ6370D
    463

    型号：AQ6370D

    厂家：Yokogawa

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  • ZEISS EVO Family

    型号：ZEISS EVO Family

    厂家：Carl Zeiss Microscopy GmbH

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  • Axio Observer

    型号：Axio Observer

    厂家：Carl Zeiss Microscopy GmbH

    智能分析： Axio Observer是一款专为金相学研究设计的倒置显微镜系统，以其高效的设计和蔡司知名的光学技术为特色。它能够快速、灵活地分析大量样品，并支持自动化操作，适用于多种应用场景，包括晶粒尺寸分析、非金属夹杂物检测等。然而，其重量较大且光源寿命较短，可能对使用者提出了额外的维护和空间管理需求。总体而言，这款产品在性能和可靠性方面表现出色，特别适合专业实验室使用。
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  • ZEISS LSM 990 Spectral Multiplex

    型号：ZEISS LSM 990 Spectral Multiplex

    厂家：Carl Zeiss Microscopy GmbH

    智能分析： ZEISS LSM 990 Spectral Multiplex是一款定位于高端科研机构的光谱成像系统，具有卓越的光谱分辨率和自动化功能，适用于复杂的生物、医学及材料科学实验。其高效的荧光标签分离能力和多功能自动化设计为用户提供了强大的实验支持。然而，高昂的价格和一定的学习曲线可能对中小型实验室构成挑战。总体而言，这是一款性能优越、适应性强的高端实验设备。
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  • ZEISS Sigma 300 with RISE

    型号：ZEISS Sigma 300 with RISE

    厂家：Carl Zeiss Microscopy GmbH

    智能分析： ZEISS Sigma 300 with RISE是蔡司公司推出的一款高端光谱分析仪，集成了拉曼成像和扫描电子显微镜技术，能够提供高质量的化学和结构分析。其功能强大，支持多领域应用，但设备价格较高且操作学习曲线可能较陡。适用于科研机构和高端实验室，是材料科学和生命科学领域的理想选择。
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