パッシブ光増幅器：EDFA、SOA、およびRFA
光信号が光ファイバを通過すると、減衰します。 長距離アプリケーションでは、信号は再増幅が必要なポイントまで減衰します。 従来、一般的にリピーターと呼ばれるデバイスがこの再増幅を達成していました。
リピーターは、基本的に1つのパッケージに組み合わされたレシーバーとトランスミッターです。 受信機は、入ってくる光エネルギーを電気エネルギーに変換します。 受信機の電気出力は、送信機の電気入力を駆動します。 送信機の光出力は、光入力信号とノイズを増幅したものです。
現在利用可能な技術は、リピーターの必要性を排除します。 リピーターの代わりにパッシブ光増幅器が使用されるようになりました。 パッシブ光増幅器は、光から電気への変換および電気から光への変換を必要とせずに、信号を直接増幅します。 光信号を受動的に増幅するためのいくつかの異なる光増幅器があります。エルビウム添加ファイバ増幅器（EDFA）、半導体光増幅器（SOA）、およびラマンファイバ増幅器（RFA）は、すべてレーザーポンピングと呼ばれる技術を使用します。
EDFA
EDFAアンプは一般に、海底ケーブルなどの非常に長いファイバーリンクに使用されます。 EDFAは、エルビウムで処理または「ドープ」されたファイバーを使用し、これは増幅媒体として使用されます。 ポンプレーザーは、増幅される波長よりも短い波長で動作します。 ドープされたファイバーは、レーザーポンプで励起されます。 光信号がこのドープされたファイバを通過すると、エルビウム原子がエネルギーを信号に伝達し、それにより、通過する信号のエネルギーまたは強度が増加します。 この手法では、信号が入力されたときよりも最大50倍または17dB強くEDFAを離れるのが一般的です。
EDFAの例を次に示します。 EDFAを直列で使用して、信号のゲインをさらに高めることもできます。 直列で使用される2つのEDFAは、入力信号を最大34dB増加させる可能性があります。
SOA
SOA増幅器は、EDFAに似た手法を使用しますが、光ファイバにドーピングしません。 レーザーポンプで励起されるEDFAとは異なり、SOAは電流で励起されます。 下の図に示すように、SOAは、光導波路と、基本的にファブリペローレーザーである直接バンドギャップ半導体を使用して、光エネルギーを信号に注入します。 ただし、この手法では、EDFAほどの高い増幅は得られません。 SOAは通常、メトロポリタンエリアネットワーク（MAN）などの短いファイバーリンクで使用されます。
SOAの問題の1つは、ゲインを制御するのが非常に難しいことです。 半導体技術と導波管を使用することにより、信号は別の波長で信号のゲインを使い果たす可能性があります。 これにより、ある波長の信号で別の波長を変調できるため、チャネル間にクロストークが発生する可能性があります。
RFA
RFA増幅器は、ラマン増幅と呼ばれる手法を使用します。これは、増幅のために信号にエネルギーを提供するためにポンプレーザーを使用する方法です。 ただし、EDFAとは異なり、この手法では、下図に示すように、高出力のポンピングレーザーだけであるドープファイバーは使用しません。 レーザーは、信号の望ましい波長より60〜100 nm短い波長で動作します。 レーザー信号エネルギーと送信信号の光子が結合されるため、信号強度が増加します。 RFAはEDFAほど増幅しませんが、ノイズがはるかに少ないという利点があります。 製品の詳細はこちらをご覧ください：ラマン増幅器
これらの光増幅器を組み合わせて、増幅特性を活用できます。 場合によっては、RFAとEDFAを長距離ファイバリンクで組み合わせて、高い増幅とノイズレベルの低下を保証します。
要約すると、各増幅手法には長所と短所があります。 アンプが使用されている増幅に留意することを忘れないでください。たとえば、信号が増幅を必要とするが、ノイズが問題である場合、RFAアンプが最適な選択である可能性が高いです。 信号を少しだけ増幅する必要がある場合は、SOAアンプが最適かもしれません。
これらの増幅方法にはすべて1つの大きな利点があります。光増幅器は、ファイバ上のすべての信号を同時に増幅します。 したがって、複数の波長を同時に増幅することが可能です（たとえば、DWDM EDFAは、DWDMシステムで複数の波長を増幅するために使用されるWDM増幅器の一種です）。 ただし、アンプが飽和状態になり、誤動作が発生する可能性があるため、電力レベルを慎重に監視する必要があることに留意することが重要です。
