光放大技术是指不需要进行光—電(diàn)—光的转换，直接对光信号进行实时、在線(xiàn)、透明放大的技术。其核心器件為(wèi)光放大器，它是一种全光放大器，主要由增益介质、输入输出结构等构成，其作用(yòng)是增强光信号的功率，放大输入的弱光信号。在光纤通信技术中，由传统的光電(diàn)混合中继放大器到纯光放大器是一个重大的飞跃。这意味着光電(diàn)中继器中由于電(diàn)子响应速度和宽带限制所带来的“電(diàn)子瓶颈”的影响将不复存在，利用(yòng)原有(yǒu)的系统进行高速率信号传输将成為(wèi)现实。同时，它也使得光通信系统中波分(fēn)复用(yòng)技术和密集波分(fēn)复用(yòng)技术的实现成為(wèi)可(kě)能(néng)。
根据放大所采用(yòng)的增益介质和放大工作原理(lǐ)的不同，可(kě)对放大器做不同的區(qū)分(fēn)。按照采用(yòng)的增益介质可(kě)将光放大器分(fēn)為(wèi)两类，一类是半导體(tǐ)放大器，另一类是光纤放大器。前者的增益介质是半导體(tǐ)晶體(tǐ)材料构成的PN结，后者则是光纤。而在光纤放大器中，根据放大机理(lǐ)的不同，又(yòu)可(kě)區(qū)分(fēn)為(wèi)稀土掺杂放大器（如掺铒光纤放大器，）和分(fēn)布式光纤放大器（如拉曼光纤放大器）等。
掺铒光纤放大器的增益介质是铒离子，它在光纤制作过程中被掺入纤芯中。其能(néng)够放大的机理(lǐ)及信号波長(cháng)与铒离子的能(néng)级分(fēn)布有(yǒu)关。掺铒光纤的结构如图，三价的铒离子位于EDF纤芯中央，这将有(yǒu)利于其max吸收泵浦及信号能(néng)量，以产生较佳的放大效果；纤芯外是外径為(wèi)125 um的包层；外层是外径為(wèi)250 um的保护层，其折射率略大于包层折射率，因而可(kě)将从包层中辐射出的光转移。
光纤通信系统中的光纤放大器之所以大部分(fēn)采用(yòng)掺铒光纤放大器，是因為(wèi)铒元素能(néng)在1530-1625 nm范围内提供有(yǒu)用(yòng)的增益，且石英光纤在这一波長(cháng)范围内具有(yǒu)低的衰减。掺铒光纤产生受激辐射。当用(yòng)一高功率的泵浦光 λ 注入掺铒光纤时，将铒离子从低能(néng)级的基态E1激发到高能(néng)级E3上。Er3+在高能(néng)级上的寿命很(hěn)短，很(hěn)快即以无辐射跃迁的形式衰减到亚稳态能(néng)级E2 上。由于Er3+ 在能(néng)级E2 上寿命较長(cháng)，在其上的粒子数聚集越来越多(duō)，从而在能(néng)级E2和E1之间形成粒子数的反转分(fēn)布。这样，当具有(yǒu)1550 nm波長(cháng)的光信号λEr通过这段掺铒光纤时，处于亚稳态能(néng)级的粒子即以受激辐射的形式跃迁到基态，并产生和入射光信号光（1550 nm）完全一样的光子，从而大大增加了信号光中的光子数量，也即实现了信号光在掺铒光纤中输出时不断被放大的功能(néng)。因此，利用(yòng)掺铒光纤即可(kě)制成掺铒光纤放大器EDFA。掺铒光纤纤芯中铒的掺杂浓度取决于光纤放大器的设计要求，通常掺杂浓度在100-1000×10-6 ，且集中在3-6 um的纤芯中。
光放大器是光纤通信系统中能(néng)对光信号进行放大的一种子系统产品。光放大器的原理(lǐ)基本上是基于激光的受激辐射，通过将泵浦光的能(néng)量转变為(wèi)信号光的能(néng)量实现放大作用(yòng)。光放大器自从1990年代商(shāng)业化以来已经深刻改变了光纤通信工业的现状。光纤放大器是光纤通信系统对光信号直接进行放大的光放大器件。在使用(yòng)光纤的通信系统中，不需将光信号转换為(wèi)電(diàn)信号，是直接对光信号进行放大的一种技术。
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