科学是永无止境的，它是一个永恒之谜。 —爱因斯坦（A.Einstein）
掺铒光纤结构和EDFA的构成
图8.1.1a为一个实用光纤放大器的构成方框图。光纤放大器的关键部件是掺铒光纤和高功率泵浦源、作为信号和泵浦光复用的波分复用器（WDM）、为了防止光反馈和减小系统噪声在输入和输出端使用的光隔离器。
图8.1.1 掺铒光纤放大器
a）EDFA组成图 b）980nm大功率输出泵浦激光器
具有增益放大特性的掺铒光纤是光纤放大器的重要组成部分。EDFA的增益与许多参数有关，如铒离子浓度、放大器长度、芯径以及泵浦光功率等。
对泵浦源的基本要求是高功率和长寿命。可以在几个波长上对掺铒光纤进行有效的激励。采用1480nm的InGaAs多量子阱（MQW）激光泵浦时，EDFA的输出功率可达100mW，该波长的泵浦增益系数较高，而且EDFA的带宽与现已实用化的铟镓砷（InGaAs）激光器相匹配。也可以使用980nm波长光对EDFA泵浦，这种泵浦效率高，噪声低，现已广泛使用。
波分复用器把泵浦光与信号光复合。
光隔离器被插入输入端和输出端，其目的是为了抑制光路中的反射，从而使系统工作稳定可靠、降低噪声。对隔离器的基本要求是插入损耗低、反向隔离度大。
EDFA噪声
由于自发辐射噪声在信号被放大期间叠加到了信号上，所以对于所有的放大器，信号被放大后的信噪比（SNR）均有所下降。与电子放大器类似，用放大器噪声指数Fn来衡量SNR下降的程度，并定义为
式中，SNR指的是由光探测器将光信号转变成电信号的信噪比，（SNR）in表示光放大前的光电流信噪比，（SNR）out表示光放大后的光电流信噪比。通常，Fn与探测器的参数，如散粒噪声和热噪声有关， 对于性能仅受限于散粒噪声的理想探测器，同时考虑到放大器增益G＞＞1，就可以得到Fn的简单表达式
式中，nsp为自发辐射系数或粒子数反转系数。
该式表明，即使对于理想的放大器（nsp=1)，放大后信号的SNR也要比输入信号的SNR低3dB；对于大多数实际的放大器，Fn超过3dB， 可能降低到5~8dB。在光通信系统中，光放大器应该具有尽可能低的Fn。
