Усиление света в оптических системах осуществляется за счет энергии внешнего источника. Основой усилителя является активная физическая среда, в которой благодаря энергетической подкачке увеличивается мощность излучения. В качестве активной среды применяются полупроводники и стекловолокна с различными примесями, например, редкоземельными эрбием (Er), неодимом (Nd), празеодимом (Pr), тулием (Tm). Накачка этих сред осуществляется непрерывно или импульсно. При усилении может происходить преобразование спектра входного сигнала, т.е. выходной сигнал может быть смещен по частоте.

Классификация различных видов оптических усилителей приведена на рисунке 7.1.

К усилителям, которые используются в оптических системах передачи, предъявляется ряд требований:

• высокий коэффициент усиления в заданном диапазоне оптических частот;

• малые собственные шумы;

• нечувствительность к поляризации;

• хорошее согласование с волоконно-оптическими линиями;

• минимальные нелинейные и линейные искажения оптических сигналов;

• большой динамический диапазон входных сигналов;

• требуемое усиление многочастотных (многоволновых) оптических сигналов;

• длительный срок службы;

• минимальная стоимость и т.д.

Этим требованиям в наибольшей степени отвечают полупроводниковые и волоконные усилители, настроенные на окна прозрачности стекловолокна (около 0,85 мкм; 1,31 мкм; 1,55 мкм).

Рисунок 7.1. Классификация оптических усилителей

Нелинейные усилители пока получили незначительное применение в ВОСП. Однако для некоторых перспективных методов передачи, например, солитонных и многоволновых, их использование может оказаться ключевым [23, 42, 43].

Полупроводниковые и волоконно-оптические усилители применяются в качестве усилителей мощности, совмещаемых с оптическими передатчиками, в качестве предусилителей перед фотоприемниками и в качестве промежуточных станций в линейных трактах оптических систем передачи.