掺铒光纤放大器(EDFA)作为光通信系统中的关键器件之一,其性能的优劣直接影响到网络通信的容量和质量。EDFA应用于网络中的不同位置,可起到线路放大、功率放大和前置放大的作用,相应的位置对EDFA的性能有不同的要求。智能EDFA就是EDFA可以根据工作要求自动对内部参数做出调整,从而适用于各种应用场合,并具有良好的性能。EDFA智能化是放大器技术领域极具应用前景的发展方向,本文分析了智能EDFA的各项关键技术,提出了一种新的智能EDFA结构,进行了详细的仿真设计和性能研究。本文的第一章对EDFA的发展背景作了概述。列举了与其类似的光纤放大器的特点;重点阐述了EDFA的发展过程以及使EDFA获得广泛应用的各项优点;分析了EDFA当前的发展方向,并简要叙述了本文的研究内容。本文的第二章介绍了智能掺铒光纤放大器的理论基础。网络应用对EDFA提出了各种不同的特性要求;为了更好的在设计中控制这些指标,选择符合实际应用的理论模型是很关键的,其中以Gile’s模型最为完善。通过数值求解,使用该模型可以得出不同结构以及结构参数下的EDFA工作性能。这些结构参数和性能指标的关系是本文所提的改进型智能EDFA的研究基础。本文的第三章提出和研究了一种改进的智能EDFA。在智能EDFA光模块设计的过程中,EDFA的增益、噪声指数以及增益谱形是优化时的主要控制指标。仿真表明,对给定的输入,掺铒光纤存在一个最佳长度范围,输入不同长度则不同;对泵浦功率的仿真也有类似的结论。以此为依据,提出了一种新的智能EDFA结构,在判断好输入信号的类型后,通过可调光衰减器(VOA)控制进入放大器的输入信号功率,同时通过调整一、二级泵浦比例和用光开关选择不同长度的二级掺铒光纤,使EDFA始终拥有最优的性能和具有智能化的特点。使用该结构的EDFA具有很大的输入动态范围和稳定、平坦的输出特性,既可用于光前置放大,又可用于光功率放大和光线路放大。本文的第四章研究了智能EDFA的电路硬件以及软件控制技术。作为智能EDFA的另一类关键技术,控制软件要完成对EDFA的工作状态的监测,根据输入光功率和工作要求调整泵浦功率、掺铒光纤长度和输入衰减量等参数;泵浦工作模式控制则有恒定电流、恒定功率、恒定增益、恒定输出等;泵浦温度和功率自动控制电路则是智能EDFA稳定工作的保障。