四、有线光网常用有源器材

1、激光发射器（机）
 
    激光发射器（机）也称为激光器或“莱塞”。利用受激辐射原理使光在某些受激发的工作物质中放大或发射的器件。用电学、光学及其他方法对工作物质进行激励，使其中一部分粒子激发到能量较高的状态中去，当这种状态的粒子数大于能量较低状态的粒子数时，由于受激辐射作用，该工作物质就能对某一定波长的光辐射产生放大作用，也就是当这种波长的光辐射通过工作物质时，就会射出强度被放大而又与入射光波位相一致、频率一致、方向一致的光辐射，这种情况便称为光放大。激光器（机）一般由三个部分组成：（1）能实现粒子数反转的工作物质。例如氦氖激光器中，通过氦原子的协助，使氖原子的两个能级实现粒子数反转；（2）光泵：通过强光照射工作物质而实现粒子数及转的方法称为光泵法。例如红宝石激光器，是利用大功率的闪光灯照射红宝石（工作物质）而实现粒子数反转。造成了产生激光的条件；（3）光学共振腔：最简单的光学共振腔是由放置在氦氖激光器两端的两个相互平行的反射镜组成。当一些氖原子在实现了粒子数反转的两能级间发生跃迁，辐射出平行于激光器方向的光子时，这些光子将在两反射镜之间来回反射，于是就不断地引起受激辐射，很快地就产生出相当强的激光。这两个互相平行的反射镜，一个反射率接近100％，即完全反射。另一个反射率约为98％，激光就是从后一个反射镜射出的。
 
1-1、激光器分类
 
    激光器的种类很多，不同的领域对激光器有不同的分类方法，现在按一般工作介质的不同来分类：可以分为固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器、红宝石激光器、二氧化碳激光器和染料激光器。按运转方式分类：有连续性激光器、单脉冲激光器、重复脉冲激光器、Q开关激光器、锁模激光器和稳频激光器。按发光功率大小分类：从第I类激光（激光系统对人体造成伤害程度的界定指标无伤害）到第IV类激光器如2000瓦二氧化碳激光器（可以切割厚钢板)，另外还可以按发光的频率来分
    对于通讯网目前用的激光器使用性价说一下， 影响光网络（有源光网络、TDM-PON无源光网络、FDM-PON无源光网络）价格的主要因素是光模块成本，影响光模块（器件）价格的主要参数是：光传输速率（1Gbps模块比100Mbps贵很多）、光接收灵敏度（高灵敏的雪崩二极管APD价格比低灵敏的PIN二极管贵很多）、光发射功率（大功率的边发射ELED价格比小功率的面发射SLED贵很多）、光模块的快速突发能力（能够快速切换的光模块价格比连续工作的光模块贵很多）、光发射波长稳定性（稳定波长的模块价格比不稳定波长的价格贵很多）。

2-1、掺铒光纤放大器（EDFA）
  目前光纤放大器主要有3类：掺稀土类光放大器(如EDFA，PDFA，TDFA等)、半导体光纤放大器(SOA）、非线性效应光放大器(如拉曼光纤放大器、布里渊光纤放大器等)。
   掺铒光纤放大器（EDFA）是目前应用最为广泛的光纤放大器，主要由掺铒光纤（EDF）、泵浦光源、光耦合器、光隔离器、光滤波器等组成。掺铒为增益介质，光耦合器的作用是把输入光信号和泵浦光耦合进掺铒光纤，通过掺铒光纤的作用把泵浦光的能量转移到输入光信号中，实现光信号的能量放大；光隔离器的作用是抑制反射光，保证光放大器工作稳定光滤波器的作用是滤除铒离子由于自发辐射产生的噪声（ASE）。
    EDFA的工作原理是利用波长为980 nm或1 480 nm的泵浦光源，使饵离子Er?3+粒子数反转，信号光入射使亚稳态Er?3+粒子受激辐射，产生信号放大。EDFA的结构现已发展成很多类型，由单级结构发展到双级和多级结构，多级结构主要应用于中级接入，目的是实现监控、OADM、DCM等功能。

2-2、半导体光纤放大器
     半导体光纤放大器（SOA）的放大原理与半导体激光器类似，其放大特性主要取决于有源层的介质特性和激光腔的特性。
（1）SOA的优点
①具有很大的增益带宽（1 300~1 600 nm），覆盖1 310 nm与1 550 nm两处窗口，增益平坦性较好；②能够动态转换波长，能够接受输入信号光改变它的频率，同样对其进行放大；③体积小，泵浦简单，可批量生产，成本低。
（2）SOA的缺点
①具有对信号光偏振敏感的特性；②具有对信号光增益的饱和性，无论输入多大光功率，经历多少级放大，最终的输出功率总被限制在某一水平。
以上两点限制了SOA在光纤通信中的应用。
    此外，SOA如果工作在非线性区，则快速的增益动态变化会引起多信道之间的串扰；噪声系数较大，一般在6~9 dB；与光纤耦合时损耗很大，一般大于5 dB，因此，SOA不适合应用在高速率、大容量、长距离传输中，但SOA具有快速的响应时间（ns量级），可用作光开关，还可用作半导体光波长转换器，也可作为光放大器应用于短距离的DWDM系统中。