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光纤损耗是高速光网络应用的一个限制因素。然而,这种损耗可以通过各种光放大器来补偿。拉曼放大器和掺铒光纤放大器Erbium Doped Fiber Amplifier(EDFA)放大器在光通信系统中有着广泛的应用。与拉曼放大器相比,EDFA在1550 nm波长上放大信号,光纤损耗最小。除此之外,EDFA放大器不存在脉冲隔离问题。随着EDFA等光放大器的出现,在光网络应用中实现高比特率是可行的。本文设计了一个基于增益平坦滤波器gain flattening filter(GFF)的前向泵浦双极EDFA(工作在C波段1525-1565 nm)仿真平台,以评估工作在C波段(1525~1565 nm)的前向泵浦EDFA的增益、增益平坦度以及噪声系数等性能参数。利用Optisystem以及实验平台可以完整地表征和优化EDFA的性能。近年来,对光放大器的研究越来越多。放大器需要在一定波长范围内同时放大许多光信号。本文主要工作内容为:1.分析EDFA的基本原理、组成结构、Giles模型、性能指标以及各项参数对增益的影响。仿真模型分析了掺铒光纤放大器的泵浦功率、掺铒光纤长度、掺铒离子浓度、和输入信号功率、输入信号波长。分析得出:功率较小,增益变化不大。增益随着信号功率的增加而减小。增益开始出现在泵功率的某个值(泵阈值)后继续快速增加并在较高的泵功率值下饱和。随着Erbium-Doped Fiber(EDF)掺饵光纤长度增加至一定长度,观察到增益增加达到最大值后并随着EDF长度的增加而开始减小。放大器增益随掺铒光纤浓度的增加而增大,后不再增加。只要泵浦功率接近其最高值,就有可能在不同波长获得相同的增益。2.分析了增益不平坦的原因,通过加入GFF增益平坦滤波器,完成了增益平坦度的简单优化。利用光通信仿真软件对基于GFF的单泵浦双极EDFA单波输入信号和基于GFF的单泵浦双极EDFA多波输入信号系统的增益、增益平坦度以及噪声进行了理论研究和仿真。确定最佳前后饵纤最佳长度,优化了输出增益平坦度。对于双极单波放大器,输入信号光功率为-20dBm,经过一级放大后信号光功率大小为10.305 dBm,增益为30.229 dB;经过二级放大后信号光输出功率27.682 dBm,增益增长到47.607 dB,输出噪声4.433dB。高增益且噪声较小。对于双极多波放大器,输入多波信号光功率为-20 dBm。经一级放大输出信号功率5.4762 dBm,增益25.4762 dB;二级放大后信号输出功率22.964 dBm。Average Gain平均增益增长到42.954 dB,最大增益43.001dB,最小增益42.918dB。增益平坦度0.083dB。噪声小于4dB。3.研究了8×10 Gbps密集波分复用Dense Wavelength Division Multiplexing(DWDM)系统中半导体放大器Semiconductor Optical Amplifier(SOA)、EDFA、拉曼放大器Raman和混合放大器(SOA+EDFA、EDFA+EDFA、Raman+EDFA)在50 GHz频率间隔下的性能。仿真结果表明,对于少量的传输距离,SOA+EDFA提供了更好的输出功率。对于较长距离,SOA+EDFA具有更稳定的性能。SOA+EDFA比EDFA+EDFA和Raman+EDFA具有更好的眼图,误码率也比EDFA+EDFA和拉曼+EDFA混合光放大器好得多。随着光纤长度从10 km增加到40 km,系统的性能开始下降,输出功率和Q因子减小。与Raman和EDFA相比,SOA具有最大的输出功率和良好的Q因子。4.搭建实验平台实现测试。确定了单泵浦双极放大器前后两级饵纤比的最佳长度,进行系统增益曲线谱及噪声系数测量等。最后确定前后级饵纤长度为1m 6m。得出最大增益可达40dB。增益平坦度1dB左右。由于实验误差,噪声大于5dB较大。理论与实际都获得了增益平坦度优化效果。