光放大器由半导体激光放大器和光纤放大器两类。CATV常常用光纤放大器，光纤放大器有工作波长为1550nm的的掺铒（Er）光纤放大器（EDFA，Praseodymium Doped Fiber Amplifier）和工作波长为1310nm的掺铒（Pr）光放大器（PDFA，Praseodymium Doped Fiber Amplifier）两种。掺铒光纤放大器常常用来放大1550nm波长的光，放大1310nm波长的掺铒光纤放大器目前刚刚达到实用阶段。

与半导体激光放大器相比，掺铒光纤放大器优点如下：工作波段为1550nm，与光纤低损耗波段一致；信号带宽可达30nm（每nm折合125GHz）以上，可用于宽带信号放大，特别是波分复用系统；有较高的饱和度输出功率，可用于光发送机后的功率放大；噪声系数小。

掺铒光纤放大器常常作中继放大器，用于远距离光缆传输系统。也可以紧接着小功率光发送机，用于提高光功率。以掺铒光纤放大器为例，其方框图如图9.6。

掺铒光纤放大器的组成分为光路部分和电路部分。光路部分包括掺铒光纤、单个（或双个）激励光源（泵浦光）、光分/合波器、光隔离器和光滤波器；电路部分包括电源、微处理器、自动控制、告警和保护电路。激励光源采用波长为980nm或1480nm的半导体激光器，通过泵浦光来激励掺铒光纤，使掺铒光纤感应并释放能量，从而放大光信号。因此，掺铒光纤是光放大器进行光放大的地方，泵浦光源为光放大器提供能量。光分/合波器将信号光和泵浦光合一路送入掺铒光纤，为避免反射光需要加入光隔离器，为滤除噪声需要加入光滤波器。掺铒光纤放大器的供电电源是开关电源，通过微处理器等电路可监测光输入、输出信号强度，调节泵浦光源工作状态，实现自动温度控制和自动功率控制。

掺铒光纤放大器的技术参数有：(1)增益G与饱和输出光功率

光放大器增益定义为输出光功率和输入光功率之比。G定义式如下：G=10Lg(Ｐout/Ｐin)

式中 Ｐout—放大器输出光信号功率； Ｐin—放大器输入光信号功率。

掺铒光纤放大器增益与泵浦光强度、输入光信号功率、输入光波长和掺铒光纤性能有关。从使用的角度看，需要了解输入光功率、输入光波长和掺铒光纤放大器增益的关系。

输入光功率和掺铒光纤放大器增益的关系如图9.7(a)所示，当输入光信号功率Ｐin较小时，G是一个恒定值，叫做小信号增益，大约是30dB以上；当Ｐin增大到一定程度后，出现饱和现象，G开始下降，下降到小信号增益的一半时所对应的输出功率叫做饱和输出光功率。光放大器应该工作在饱和状态，要求光输入功率在3—4dBm左右，此时的增益大约是15dB左右。为了提高饱和输出光功率，还需要增加泵浦光功率。

输入光波长和掺铒光纤放大器增益的关系如图9.7(b)所示,由图可见，波长不同，增益也不同。信号光波长在1548——1558nm时，具有较平坦增益。

(2)噪声和噪声系数Ｎf

光纤放大器的噪声主要包括输入光信号和放大器自发辐射的差拍噪声以及自发辐射之间的差拍噪声。掺铒光纤长度，掺铒的浓度，光输入信号电平，激励光源的强度与波长，激励光注入方向均影响噪声系数。光纤放大器的噪声系数都是用光-电转换器将光信号变为电信号后，再测量噪声系数。因此，光纤放大器的噪声系数与电放大器的噪声系数定义相同。光纤放大器的噪声系数大多在5dB以下。[1] [2]