1技术背景
在掺饵光纤放大器（以下简称EDFA，即Erbium－DoPedFiber Amplifier的缩写）实用化以前，为了克服光纤传输中的损耗，每传输一段距离，都要进行“再生”，即把传输后的弱光信号转换为电信号，经过放大、整形后，再去调制激光器，生成强度放大的光信号再进行传输。

随着传输码率的提高，“再生”的难度也越来越大，成为信息传输容量扩大的“瓶颈”。
2 EDFA的应用领域
EDFA虽然问世时间不长，但目前的应用己相当广泛，主要的应用领域有以下三个。
（1）数字通信
数字通信正朝宽带化、大容量发展。EDFA的出现大大提高光传输系统的无中继距离。仅使用一台功率放大器时，系统无中继距离可以从50～80km提高到150～180km。这是目前同步数字系列（SDH）系统中使用最普遍一种方式。若在接收端再增加一台前置放大器，系统无中继距离可提高到200km以上。如果再引入线路放大器，系统的传输距离可达上千公里（色散不受限情况下）。
（2）光纤有线电视（CATV）系统
随着光纤CATV系统的规模不断扩大，链路的传输距离不断增加，1550nm系统因其在光纤中的损耗较小而逐渐成为主流。EDFA在1550nm光纤CATV系统中的应用简化了其系统结构，降低了系统成本，加快了光纤CATV的发展。将EDFA用在CATV光发射机后及链路中，可以提高光功率、弥补链路损耗、补偿光功率分配带来的功率损失。使用性能良好的EDFA可将模拟CATV系统的链路长度扩展到接近200km， EDFA级联数目达到4级，使众多用户共用一个前端和发射机，大大降低系统运营成本。
（3）密集波分复用（DWDM）系统
密集波分复用系统在干线传输系统中逐渐成为技术主流。作为 DWDM系统的核心器件之一，EDFA在其中的应用将迅速发展。由于EDFA有足够的增益带宽，用在DWDM系统可使光中继变得十分简单。一个典型的DWDM系统，功率放大器（BA）在WDM复用器之后提升光发射输出光功率，线路放大器（LA）补偿链路损耗，前置放大器（PA）在WDM解复用器之前将光功率提升到合适的功率范围。
3对课题的研究及问题的解决
虽然 EDFA技术在短短几年间得到了迅速的发展，但在实际应用中，仍然存在许多问题。这里，我们主要就其监控及增益的平坦性问题予以讨论，并提出我们的解决办法以待商榷。
（1）基于泵浦源调制的监控技术
研究表明，EDFA的增益对100kHz以上的高频调制不敏感，而频率低于1kHz时经调制的EDFA输出信号产生失真。因而基于泵浦源调制的监控技术有两种不同的方案：一种是利用1～100kHz频段的 EDFA增益调制特性，将监控（SV）信号对泵浦光进行调制，即经调制光放大器增益将监控信号叠加在主信号上传输至接收端；另一方案是利用100kHz以上的调制不敏感性，即泵浦光的调制对主信号传输不产生明显影响的特点，在泵浦源调制后，利用波分复用（WDM）技术使加有小信号调制的泵浦光和信号光同时在光纤中传输。
①EDFA增益调制法
监控信号的副载波调制有幅度调制、频率调制等不同的方式。幅度调制方式相对来说比较经济，但为了不影响主信号的接收灵敏度，调制深度需足够小，而且不适合于中继器带自动功率控制（APC）电路的情况。
②泵浦源调制＋WDM法
掺饵光纤中饵离子具有长荧光寿命的特性保证EDFA的增益不受泵浦功率快变分量的变化而扰动。从理论分析知，当泵浦光所加的小信号调制速率超过100MHz时，可认为这种泵浦光的小信号调制对EDFA增益的扰动可忽略，亦即对主信号的传输不产生任何明显的影响。据此，在泵浦源调制后，可利用WDM技术使加有小信号调制的泵浦光和信号光同时在光纤中传输。
在中继放大器输入端的分波器用于将主信号光与监控信号光分开。分离出来自前一中继站加有调制的泵浦光信号，经光接收机接收后转换成电信号，再经解调器输出基带信号经解码器解码之后输出信源编码的基带信号，由微处理器来处理解码器的输出。各中继站的监控信号以中继站为帧进行时分复用，每个中继站分配一个地址，微处理器读每帧地址段的地址。若所读地址和本地中继站指定地址完全相符，则对该帧内容进行处理，否则仅对其进行再生中继。有关本地帧的内容这样安排：首先是帧起始位，然后是本地中继站的地址段，接着是中继站的操作码段，其后又是地址段和操作码段，以提高数据可靠性，最后是帧的结束位。
微处理器读取本地帧的信息后，保留前一部分地址段和操作码段，而把后一部分的地址段和操作码段改写为从本地状态寄存器中获得的状态信息，同时操作码段信息写入状态寄存器，以完成对中继站的监控。微处理器处理本地帧的内容后，编码成信道码，经载波调制器把基带数字信号以幅移键控方式调制到具有足够高的频率（＞100kHz）和稳定性的晶体振荡器上，再用这个信号调制泵浦源电流。

泵浦源输出的泵捕光经95／5的光耦合器，将其95％的分支耦合进掺饵光纤输入端的波分复用器（WDM）中，用作EDFA的泵浦光（其副载波调制对主信号光的影响可忽略）；另5％的分支耦合到惨铒光纤输出瑞隔离器后的WDM上，使加有小信号调制泵浦光和信号光同时在光纤中传输至下一个中继站或系统接收端。

为了进行EDFA输出信号光功率的自闭环控制，可以用中继器输出端WDM的另一分支端接收光纤光栅滤波器或其他窄带光学滤波器选择所要测量的信号，实测的信号功率和本地状态寄存器中的参考电平进行比较，通过一个自动增益控制电路来控制泵浦激光器的偏置电流，实现EDFA的本地闭环控制。同时也为了进行故障定位，可以通过微处理器在一定时间没有收到前面监控信号的前提下，向终端发送告警信号，报告终端系统出现故障和故障可能出现在什么地方。
基于泵浦源调制的监控技术，利用EDFA的泵浦源作为监控信道的光发射机，不用加入另外的光有源器件，并可利用现有的载波机以降低成本，能够完成的监控项目很全面，是一种较有竞争力的监控方案。但这种方案需要可靠的泵浦源，若采用幅度调制方式，则调制深度受限制。
考虑到通信网络中系统的横向兼容，也就是说，为了使通信系统标准化，ITU－T已经对EDFA的监控制订出有关的建议草案。ITUT建议采用一个特定的波长来传送检测信号和管理信号。这一波长可以是1550nm，或是1480nm，也可以是1310nm，还可选择1530nm。
如果选择1510nm、1480nm或1310nm波长，那么监控系统的速率就是2048kbit／S。若选择1530nm波长，则监控系统速率为155Mbit／s。
由于1550nm、1480nm和1310nm都在EDFA的增益带宽外，如果采用上述波长，则监控信号不能通过EDFA，也就是说，必须在EDFA前取出，在EDFA之后插入，这种方法称之为带外波长监控。
因为2048kbit／s系统的接收灵敏度可根高（－50dBm以下），所以监控信道的光信号不需要经过EDFA。
如果采用1530nm波长，由于它处在EDFA的增益带宽内，可以利用EDFA的增益，因而监控系统的速率可以相对高一些（155Mbit／s），监控信号则在EDFA前插入，在EDFA后出，这方法称之为带内波长监控。
因为155Mbit／s系统的接收灵活度较高，尽管EDFA的增益在1530nm波长处于一谷点，但监控信息仍然能够正常传输。
值得注意的是，在上述建议采用的监控波长中，如果采用1410nm、1550nm或1530nm，由于它们都在1550nm窗口，为了便于分离，可能都需要采用分布反馈式半导体激光器（DFB－LD）作发送光源，这样会使系统的造价相应增高。
如果采用1310nm波段作为监控信道，尤其在多通信的WDM系统中，则可采用极简单的1310nm／1550nm两窗口的被分复用技术，而且对1310nm波长的发送光源也无严格的波长要求，因而造价十分低廉。但是，这一方案的缺点则是占用了目前使用较广泛的1310nm波长信道。
鉴于以上情况，建议研制不同波长的监控系统，以适应不同工程的需要，节省工程造价。
（2）基于OTDR的监控技术
光时域反射测试仪（OTDR）是光通信工程中使用的重要测量仪器，最大优点是可从光纤的一端测全程特性。利用从光纤中返回的背向散射信号和菲涅尔反射，能测出故障点的位置、大小、连（熔）接点的损耗、某段或全程损耗等。OTDR的一项重要技术指标是它的动态范围，它决定了OTDR所能测最远距离，并在一定程度上决定着测量精度，动态范围越大，所能测得的距离越远。
在实际应用中，光纤本身制造得越均匀，光纤中的损耗越小，能够返回的散射信号就越弱，这是OTDR测量技术中面临的主要难题之一。此外，在EDFA监控系统中使用OTDR时，有其特殊的技术难点，表现以下几方面：
采用了EDFA的通信系统，传输距离大大延长，要求OTDR具有很大的动态范围；为保证工作稳定性，EDFA一般带有隔离器以消除反射，妨碍OTDR对背向散射信号检测；
OTDR会接收到来自EDFA的大量自发辐射，干扰OTDR对背向散射信号的接收。对于以上问题，有各种不同的解决方法。
首先，采用光放大技术可以解诀背向散射信号太弱的问题，提高OTDR的动态范围，但由于EDFA中带有光隔离器，阻止了散射信号的返回。如果不加修改地使用OTDR对EDFA进行监控，则只能监测从OTDR到第一个 EDFA间的线路，显然不符合要求，因而要对线路进行适当的修改，方法有许多种，例如在放大器之间加光环形器或设置反向迂回路径，采用WDM方式实现OTDR监测等。
其次，提高OTDR动态范围的方法，除了上述利用通信系统本身的放大器放大背向散射信号外，还有两种方法：一种是采用Q一开关光纤激光器，另一种是采用相干检测技术。
此外，相干检测技术也是解决EDFA自发辐射问题的一种有效方法。利用相干检测技术可自动消除自发辐射信号，抽取背向散射信号。
OTDR监控技术利用工程中常用的测量仪器OTDR，节省成本，其可从光纤的一端测全程的特性特别适合海底光缆系统。但这种方案能够监测的项目不全面，如果线路中采用环形器或利用相干检测技术，则费用昂贵，显得不实用。