По мере распространения оптического сигнала по оптическому волокну происходит его ослабление, а также уширение импульсов из-за дисперсии. Любой из этих факторов может оказаться причиной ограничения максимальной длины безретрансляционного участка волоконно-оптического сегмента. Если же максимально допустимая длина между приёмником и передатчиком превышена, то необходимо в промежуточных точках линии связи добавлять один или несколько ретрансляторов. В общем случае, ретранслятор выполняет функцию усиления оптического сигнала, и дополнительно (при цифровой передаче) может восстанавливать форму импульсов, уменьшать уровень шумов и устранять ошибки - такой ретранслятор называется регенератором.

Оптический усилитель (ОУ) сразу производит усиление оптического сигнала, рис. 2.

Рис. 2. Оптический усилитель.

Оптические усилители в равной степени усиливают как входной сигнал, так и шум. Кроме того, они вносят собственные шумы в выходной оптический канал.

Концептуальная простота - один из притягивающих факторов ОУ. Простота конструкции, в которой преобладают пассивные компоненты, в конечном счёте обещает низкую цену, так как число компонентов ОУ значительно меньше, чем у повторителя. На практике, однако, цена ОУ значительно выше, чем у повторителей. Но по прогнозам специалистов, цена ОУ по мере увеличения рынка продаж будет падать. ОУ имеет более высокую надёжность, чем повторитель. Это преимущество особенно важно для ретрансляторов ВОЛС, пролегающих под водными преградами.

ОУ могут одновременно усиливать несколько оптических сигналов с разными длинами волн (WDM сигнал) в пределах определенного волнового интервала, который называется зоной усиления. Это позволяет наращивать пропускную возможность линии связи, на которой установлены ОУ. без добавления новых волокон.

Оптические усилители EDFA используются для восстановления мощности сигнала в линии путём его оптического усиления. В отличие от дорогих регенераторов, которые не позволяют наращивать пропускную способность линии, оптические усилители обеспечивают “прозрачное” усиление, которое не привязано к битовой скорости сигнала, что позволяет передавать информацию на более высоких скоростях и наращивать пропускную способность линии до тех пор, пока не вступают в силу такие ограничивающие факторы, как хроматическая дисперсия и поляризационная модовая дисперсия.

Хотя оптический сигнал, генерируемый исходным лазерным передатчиком, имеет вполне определенную поляризацию. Все остальные узлы на пути следования оптического сигнала, включая оптический приемник, должны проявлять слабую зависимость своих параметров от направления поляризации. Поэтому оптические усилители EDFA, которые характеризуются слабой поляризационной зависимостью коэффициента усиления, имеют ощутимое преимущество перед полупроводниковыми усилителями.

В зависимости от применения в линии различают предварительные усилители, линейные усилители и усилители мощности.

Предварительные усилители (предусилители) устанавливаются непосредственно перед приемником регенератора и способствуют увеличению отношения сигнал/шум на выходе электронного каскада усиления в оптоэлектронном приёмнике. Предусилители часто используются в качестве замены сложных и обычно дорогих когерентных оптических приемников.

Линейные усилители устанавливаются в промежуточных точках протяженных линий связи между регенераторами или на выходе оптических разветвителей с целью компенсации ослабления сигнала, которое происходит из-за затухания в оптическом волокне или из-за разветвления в оптических разветвителях, ответвителях, мультиплексорах WDM. Линейные усилители заменяют оптоэлектронные повторители и регенераторы в тех случаях, когда нет необходимости в точном восстановлении сигнала.

Усилители мощности (бустеры) устанавливаются непосредственно после лазерных передатчиков и предназначены для дополнительного усиления сигнала до уровня, который не может быть достигнут на основе лазерного диода. Бустеры могут также устанавливаться перед оптическим разветвителем.