IEC TR 61292-3:2003

RAPPORT CEI
TECHNIQUE IEC
TR 61292-3
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
2003-06
Amplificateurs optiques –
Partie 3:
Classification, caractéristiques
et applications
Optical amplifiers –
Part 3:
Classification, characteristics
and applications
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC/TR 61292-3:2003
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(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
par le comité d’études qui a élaboré cette publication, technical committee which has prepared this
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comité d’études ou date de publication. Des publication. On-line information is also available
informations en ligne sont également disponibles sur on recently issued publications, withdrawn and
les nouvelles publications, les publications rempla- replaced publications, as well as corrigenda.
cées ou retirées, ainsi que sur les corrigenda.
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.
RAPPORT CEI
TECHNIQUE IEC
TR 61292-3
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
2003-06
Amplificateurs optiques –
Partie 3:
Classification, caractéristiques
et applications
Optical amplifiers –
Part 3:
Classification, characteristics
and applications
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– 2 – TR 61292-3 © CEI:2003
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 4

INTRODUCTION .8

0 Domaine d’application.10

1 Arbre généalogique et abréviations d’amplificateur optique.10

2 Bandes de fonctionnement d’amplificateurs optiques .12

3 Amplificateurs à fibre dopée à l'erbium (EDFA) .16

3.1 Amplificateurs à fibre de silice dopée à l'erbium (EDFA ou EDSFA).16
3.2 Amplificateurs à fibre de fluorure dopée à l'erbium (EDFA) .22
3.3 Amplificateurs à fibre de tellurure dopée à l'erbium (EDTFA) .24
3.4 Amplificateur à fibre dopée à l'ytterbium/erbium (EYDFA).28
4 Amplificateurs à fibre non dopée à l’erbium .32
4.1 Amplificateurs à fibre de fluorure dopée au praséodyme (PDFFA) .32
4.2 Amplificateurs à fibre de fluorure dopée au thulium (TDFFA) .36
5 Amplificateurs de Raman à fibre (FRAs) .40
5.1 Introduction .40
5.2 Caractéristiques générales de FRA.40
5.3 Performances type de FRA .42
5.4 Applications de FRA .44
6 Amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOAs) .46
6.1 Introduction .46
6.2 Caractéristiques générales de SOA .48
6.3 Performances type de SOA.48
6.4 Applications de SOA.50
7 Amplificateurs à guide d’ondes dopé à l’erbium (EDWA).52
7.1 Introduction .52
7.2 Caractéristiques générales d’EDWA .52
7.3 Performance d’EDWA .54
7.4 Applications d’EDWA.54
Figure 1 – Niveaux d’énergie abrégés et primaires pour EDFA.18

TR 61292-3  IEC:2003 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD . 5

INTRODUCTION .9

0 Scope .11

1 Optical amplifier family tree and abbreviations.11

2 Optical amplifier operating bands .13

3 Erbium doped fibre amplifiers (EDFAs).17

3.1 Erbium doped silica fibre amplifiers (EDFAs or EDSFAs).17
3.2 Erbium doped fluoride fibre amplifiers (EDFFAs) .23
3.3 Erbium doped tellurite fibre amplifiers (EDTFAs) .25
3.4 Erbium/ytterbium doped fiber amplifiers (EYDFA) .29
4 Non-erbium doped fibre amplifiers.33
4.1 Praseodymium doped fluoride fibre amplifiers (PDFFAs) .33
4.2 Thulium doped fluoride fibre amplifiers (TDFFAs).37
5 Fibre Raman amplifiers (FRAs) .41
5.1 Introduction.41
5.2 FRA general characteristics .41
5.3 FRA typical performances .43
5.4 FRA applications.45
6 Semiconductor optical amplifiers (SOAs).47
6.1 Introduction.47
6.2 SOA general characteristics .49
6.3 SOA typical performances.49
6.4 SOA applications .51
7 Erbium doped waveguide amplifiers (EDWAs) .53
7.1 Introduction.53
7.2 EDWA general characteristics.53
7.3 EDWA performance .55
7.4 EDWA applications .55
Figure 1 – Abridged and primary energy levels for EDFAs .19

– 4 – TR 61292-3 © CEI:2003
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

____________
AMPLIFICATEURS OPTIQUES –
Partie 3: Classification, caractéristiques et applications

AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes
internationales. Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national
intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement
avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux
organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités
nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent rapport technique peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La tâche principale des comités d’études de la CEI est l’élaboration des Normes inter-
nationales. Toutefois, un comité d’études peut proposer la publication d’un rapport technique
lorsqu’il a réuni des données de nature différente de celles qui sont normalement publiées
comme Normes internationales, cela pouvant comprendre, par exemple, des informations sur
l’état de la technique.
La CEI 61292-3, qui est un rapport technique, a été établie par le sous-comité 86C: Systèmes
et dispositifs actifs à fibres optiques, du comité d'études 86 de la CEI: Fibres optiques.
Le texte de ce rapport technique est issu des documents suivants:

Projet d’enquête Rapport de vote
86C/407/DTR 86C/480A/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de ce rapport technique.
La CEI 61292 comprend les parties suivantes, présentées sous le nouveau titre général
Amplificateurs optiques:
Partie 1: Paramètres des composants pour amplificateurs
Partie 2: Theoretical background for noise figure evaluation using the electrical spectrum
analyzer (publiée en anglais seulement)

TR 61292-3  IEC:2003 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

____________
OPTICAL AMPLIFIERS –
Part 3: Classification, characteristics and applications

FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this technical report may be the subject of
patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The main task of IEC technical committees is to prepare International Standards. However,
a technical committee may propose the publication of a technical report when it has collected
data of a different kind from that which is normally published as an International Standard,
for example “state of the art”.
IEC 61292-3, which is a technical report, has been prepared by subcommittee 86C: Fibre optic
systems and active devices, of IEC technical committee 86: Fibre optics.
The text of this technical report is based on the following documents:

Enquiry draft Report on voting
86C/407/DTR 86C/480A/RVC
Full information on the voting for the approval of this technical report can be found in the report
on voting indicated in the above table.
IEC 61292 consists of the following parts, under the new general title Optical amplifiers:
Part 1: Parameters of amplifier components
Part 2: Theoretical background for noise figure evaluation using the electrical
spectrum analyzer
– 6 – TR 61292-3 © CEI:2003
Les normes futures de cette série porteront dorénavant le nouveau titre général cité ci-
dessus. Le titre des normes existant déjà dans cette série sera mis à jour lors d’une

prochaine édition.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.

Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2009.
A cette date, la publication sera

• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
TR 61292-3  IEC:2003 – 7 –
Future standards in this series will carry the new general title as cited above. Titles of existing
standards in this series will be updated at the time of the next edition.

This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.

The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
2009. At this date, the publication will be

• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 8 – TR 61292-3 © CEI:2003
INTRODUCTION
L’arrivée rapide à maturité de l’amplificateur à fibre dopée à l'erbium, EDFA, attire de

nombreux nouveaux types d’amplificateurs optiques sur le marché et elle stimule également

de nombreux nouveaux types de recherche sur les amplificateurs optiques à fibre et sans

fibre dans les laboratoires. Cela a engendré la création d’un grand nombre d’abréviations,

parfois largement utilisées dans des documentations. Le présent rapport est destiné à

promouvoir l’utilisation cohérente des abréviations des amplificateurs optiques et à établir un

arbre généalogique pour la classification des amplificateurs optiques, y compris ceux faisant

toujours l’objet de recherche dans les laboratoires, de sorte que leurs similarités et leurs

différences puissent être aisément identifiées. Le rapport comprend également une brève

description de chaque famille d’amplificateurs, mettant en évidence leurs propriétés
génériques, performances et applications au moment de la rédaction. Cependant, il importe
de signaler que dans une telle technologie à évolution rapide, il convient que le lecteur se
réfère toujours aux dernières conférences et publications concernant les résultats des règles
de l’art.
Des amplificateurs à fibres optiques peuvent soit être groupés par leur dopant fluorescent soit
par leur hôte pour fibres. L’arbre généalogique décrit dans ce rapport utilise le groupement
par dopant fluorescent du fait de raisons historiques, c’est-à-dire que l’amplificateur optique
bien établi sur le marché est appelé amplificateur à fibre dopée à l'erbium, EDFA, et n’est pas
appelé amplificateur à fibre de silice dopée à l’erbium. Comme on peut le voir dans ce
rapport, l’erbium peut également être utilisé en tant que dopant dans d’autres hôtes pour
fibres, tels que le fluorure et le tellurure ainsi qu’en tant que dopant ou un co-dopant dans la
fibre de silice. Avec la saturation rapide de la capacité de transmission dans la fenêtre
d’erbium, il existe un grand intérêt pour la recherche de nouvelles fibres actives, qui peuvent
fournir un gain optique à l’extérieur de la fenêtre d’erbium. Ces nouveaux amplificateurs
fonctionnant avec les EDFAs existants peuvent réaliser le plein potentiel de la largeur de
bande à faible perte des fibres de silice, de l’ordre de 150 nm à 200 nm, dans des systèmes
de transmission futurs.
Tous les amplificateurs optiques dans ce rapport nécessitent une source de pompe optique
pour la stimulation de photons, à l’exception du SOA (amplificateur optique à semi-
conducteurs) lorsque l’émission de photons stimulés se fait par injection de courant à travers
l’hétérojonction d’un matériau à semi-conducteur composé. D’autres types d’amplificateurs
optiques sans fibres, tels que ceux utilisant le guide d’onde plan de silice dopé et le guide
d’onde polymère dopé atteignent des niveaux utiles de performance. Ils peuvent conduire à
une dimension supplémentaire de flexibilité, entraînant une intégration photonique et des
fonctionnalités et des éléments de réseaux optiques sans perte. De nouveaux produits fondés
sur une telle technologie commencent à émerger et un certain nombre d’abréviations ont été
utilisées dans les documentations telles que POWA (amplificateur de guide d’onde optique
plan), PWOA (amplificateur optique de guide d’onde plan) et EDWA (amplificateur de guide
d’onde dopé à l’erbium). Dans le présent rapport, nous avons tenté de rationaliser l’utilisation

de ces nouvelles abréviations comme le montre l’arbre généalogique d’amplificateur. A n’en
pas douter, d’autres nouveaux types d’amplificateurs optiques et de nouvelles abréviations
apparaîtront à l’avenir qui devront être ajoutés à la liste.

TR 61292-3  IEC:2003 – 9 –
INTRODUCTION
The rapid maturity of erbium doped fibre amplifier, EDFA, is pulling many new types of optical

amplifiers into the market place and it is also stimulating many new types of fibre and non-fibre

based optical amplifier research in the laboratories. This has created a large number of

abbreviations, sometimes used liberally in the literature. This report is to promote the

consistent use of optical amplifier abbreviations and to establish a family tree for the

classification of optical amplifiers, including those still being researched in laboratories, so that

their similarities and differences can readily be identified. The report also includes a brief

description of each amplifier family, highlighting their generic properties, performances and

applications at the time of writing. However, it is important to point out that in such fast evolving
technology, the reader should always refer to the latest conferences and publications for state-
of-the-art results.
Optical fibre amplifiers can either be grouped by their fluorescent dopant or by their fibre host.
The family tree described in this report is by fluorescent dopant simply because of historical
reasons, i.e. the well established optical amplifier in the market place is called erbium doped
fibre amplifier, EDFA, and not called silica fibre amplifier doped with erbium. As can be seen in
this report, erbium can also be used as a dopant in other fibre hosts, such as fluoride and
tellurite as well as a dopant or co-dopant in the silica fibre. With the rapid saturation of
transmission capacity in the erbium window, there is a great deal of interest on the search of
new active fibres, which can provide optical gain outside the erbium window. These new
amplifiers operating together with existing EDFAs can realize the full potential of the silica fibre
low-loss bandwidth, of the order of 150 nm to 200 nm, in future transmission systems.
All optical amplifiers in this report require an optical pump source for photon stimulation, with
the exception of the SOA (semiconductor optical amplifier) where the stimulated photon
emission is by current injection through the heterojunction of a compound semiconductor
material. Other types of non-fibre based optical amplifiers, such as those using doped silica
planar waveguide and doped polymer waveguide are achieving useful levels of performance.
They may lead to an extra dimension in flexibility, leading to photonic integration and lossless
optical network elements and functionalities. New products based on such technology are
beginning to emerge and a numbers of abbreviations have been used in the literature such as
POWA (planar optical waveguide amplifier), PWOA (planar waveguide optical amplifier) and
EDWA (erbium doped waveguide amplifier). In this report, we have attempted to rationalize the
use of these new abbreviations as shown in the amplifier family tree. No doubt other new types
of optical amplifiers and new abbreviations will appear in future to be added to the list.

– 10 – TR 61292-3 © CEI:2003
AMPLIFICATEURS OPTIQUES –
Partie 3: Classification, caractéristiques et applications

0 Domaine d’application
La présente partie de la CEI 61292 établit un arbre généalogique pour la classification des

amplificateurs optiques, y compris ceux faisant toujours l’objet de recherche dans les
laboratoires, de sorte que leurs similarités et leurs différences puissent être aisément
identifiées. Le rapport comprend également une brève description de chaque famille
d’amplificateurs, mettant en évidence leurs propriétés génériques, performances et
applications au moment de la rédaction.
1 Arbre généalogique et abréviations d’amplificateur optique
EDSFA
EDFA
EDFFA
EDTFA
EYDFA
EYDSFA
AFO PDFA
PDFFA
(circulaire)
TDFA
TDFFA
OA
FRA
SOA
OWGA
(non-circulaire)
EDWA
AO Amplificateur optique
AFO Amplificateur à fibres optiques
EDFA Amplificateur optique à fibre dopée à l'erbium
EDSFA Amplificateur à fibre de silice dopée à l’erbium (communément connu sous
le nom d’EDFA)
EDFFA Amplificateur à fibre de fluorure dopée à l'erbium
EDTFA Amplificateur à fibre de tellurure dopée à l'erbium
EYDFA Amplificateur à fibre dopée à l'ytterbium erbium
EYDSFA Amplificateur à fibre de silice dopée à l'ytterbium erbium
PDFA Amplificateur à fibre dopée au praséodyme

TR 61292-3  IEC:2003 – 11 –
OPTICAL AMPLIFIERS –
Part 3: Classification, characteristics and applications

0  Scope
This part of IEC 61292 establishes a family tree for the classification of optical amplifiers,
including those still being researched in laboratories, so that their similarities and differences
can readily be identified. The report also includes a brief description of each amplifier family,
highlighting their generic properties, performance and applications at the time of writing.
1 Optical amplifier family tree and abbreviations
EDSFA
EDFA
EDFFA
EDTFA
EYDFA
EYDSFA
OFA PDFA
PDFFA
(circular)
TDFA
TDFFA
OA
FRA
SOA
OWGA
(non-circular)
EDWA
OA Optical amplifier
OFA Optical fibre amplifier
EDFA Erbium doped fibre amplifier
EDSFA Erbium doped silica fibre amplifier (commonly known as EDFA)
EDFFA Erbium doped fluoride fibre amplifier
EDTFA Erbium doped tellurite fibre amplifier
EYDFA Erbium ytterbium doped fibre amplifier
EYDSFA Erbium Ytterbium doped silica fibre amplifier
PDFA Praseodymium doped fibre amplifier

– 12 – TR 61292-3 © CEI:2003
PDFFA Amplificateur à fibre de fluorure dopée au praséodyme (également connu

sous le nom de PDFA)
TDFA Amplificateur optique à fibre dopée au thulium

TDFFA Amplificateur à fibre de fluorure dopée au thulium (également connu sous le

nom de TDFA)
FRA Amplificateur de Raman à fibre

OWGA Amplificateur à guide d’ondes optique

SOA Amplificateur optique à semi-conducteurs

EDWA Amplificateur à guide d’ondes dopé à l’erbium (également désigné POWA)

2 Bandes de fonctionnement d’amplificateurs optiques
Les premiers amplificateurs à fibre optique sur le marché étaient des amplificateurs à fibre de
silice dopée à l’erbium, ou des EDFAs, fonctionnant dans la fenêtre de transmission à faible
perte de 1,55 microns de la fibre de transmission de silice. Bien que les EDFAs aient
approximativement 35 nm de largeur de bande optique entre 1 528 nm et 1 563 nm
approximativement, le gain n’est pas plat à travers cette fenêtre ou bande. Les premiers
amplificateurs furent des amplificateurs de longueur d’onde unique à bande étroite conçus
pour bénéficier des pointes de gain naturelles à l’intérieur de cette fenêtre de gain, à
1 533 nm et 1 557 nm approximativement. Avec l’émergence du marché de WDM, la région
du gain “plat” inhérent du EDFA à certaines conditions de gain entre approximativement
1 540 nm et 1 563 nm a été utilisée pour supporter des applications à voies multiples. Cette
région de gain plat a été désignée comme la bande rouge par certains fabricants et a
généralement entre 18 nm et 23 nm de largeur de bande.
Des recherches sur les amplificateurs à fibre de fluorure dopée à l’erbium, EDFFAs, ont
démontré qu’ils ont une largeur de bande similaire aux EDFAs mais le gain est
intrinsèquement plus plat; ainsi, ils ont une fenêtre WDM utilisable plus large que la bande
rouge d’EDFA, capable de supporter davantage de voies de WDM. Cependant, avec
l’introduction des technologies de filtres d’aplanissement de gain, ces gains ont été capables
de lisser les pointes de gains d’EDFA, en particulier celui à 1 533 nm, permettant aussi aux
EDFAs d’atteindre une fenêtre WDM utilisable globale similaire aux EDFFAs. La solution du
filtre et EDFA est couramment la solution la plus communément utilisée dans des produits.
Ces amplificateurs ont été appelés amplificateurs à bande pleine mais plus récemment, pour
des raisons à expliquer ultérieurement, amplificateurs à bande C, c’est-à-dire la bande
conventionnelle. L’UIT-T considère que la bande C est définie sur la plage de longueurs
d’onde de 1 530 nm à 1 565 nm pour les systèmes de transmission optiques monomodaux. La
moitié inférieure de la bande C est parfois également appelée la bande bleue. La limite
précise entre la bande bleue et la bande rouge dépend du vendeur.

Ces dernières années, on a découvert qu’en bénéficiant des pompes haute puissance à faible
coût, la région de faible inversion du spectre de gain de fibre erbium à l’extrémité de la
longueur d’onde élevée peut être accédée pour des applications pratiques, en ouvrant une
fenêtre d’amplification entièrement nouvelle. Cette fenêtre est comprise approximativement
entre 1 570 nm et 1 620 nm. On la désigne souvent comme la bande L du fait qu’elle
fonctionne dans la longueur d’onde plus élevée que la bande C. L’UIT-T considère que la
bande L est définie sur la plage de longueurs d’onde de 1 565 à 1 625 nm pour les systèmes
de transmission optiques monomodaux. Les amplificateurs fonctionnant dans cette bande
sont souvent désignés LWEDFAs, c’est-à-dire les EDFAs à longueurs d’onde élevées. Cette
bande est parfois également désignée bande E, c’est-à-dire bande étendue. La bande
combinée C et L est également désignée la bande erbium, réfléchissant la fenêtre de gain
optique accessible à partir des EDFAs.

TR 61292-3  IEC:2003 – 13 –
PDFFA Praseodymium doped fluoride fibre amplifier (also known as PDFA)

TDFA Thulium doped fibre amplifier

TDFFA Thulium doped fluoride fibre amplifier (also known as TDFA)

FRA Fibre Raman amplifier
OWGA Optical wave guide amplifier

SOA Semiconductor optical amplifier

EDWA Erbium doped waveguide amplifier (also called POWA)

2 Optical amplifier operating bands
The first optical fibre amplifiers on the market were erbium doped silica fibre amplifiers, or
EDFAs, operating in the 1,55 µm low loss transmission window of the silica transmission fibre.
Although EDFAs have approximately 35 nm of optical bandwidth between approximately
1 528 nm and 1 563 nm, the gain is not flat across this window, or band. The first amplifiers
were narrow band single wavelength amplifiers designed to take advantage of the natural gain
peaks within this gain window, at approximately 1 533 nm and 1 557 nm. With the emerging
WDM market, the inherent “flat” gain region of the EDFA at certain gain conditions between
approximately 1 540 nm and 1 563 nm were used to support multi-channel applications. This
flat gain region has been called the red-band by some manufacturers and has typically between
18 nm to 23 nm of bandwidth.
Research on erbium doped fluoride fibre amplifiers, EDFFAs, has demonstrated that they have
a similar bandwidth as EDFAs but the gain is inherently flatter, thus have a wider useable WDM
window than the EDFA red-band, able to support more WDM channels. However, with the
introduction of gain flattening filter technologies, these filters were able to smooth out the
EDFA gain peaks, especially the one at 1 533 nm, allowing EDFAs also to achieve a similar
overall useable WDM window as EDFFAs. The EDFA and filter solution is currently the most
commonly used solution in products. These amplifiers have been called full band amplifiers but
more recently, for reasons to be explained later, C-band amplifiers, i.e. conventional band. The
ITU-T considers that the C-band is defined over the 1 530 nm to 1 565 nm wavelength range
for single-mode optical transmission systems. The lower half of the C-band is also sometimes
called the blue-band. The precise boundary between blue and red band is vendor-dependent.
In the last few years, it was discovered that by taking advantages of the high power, low cost
pumps, the low inversion region of the erbium fibre gain spectrum at the long wavelength end
can be accessed for practical applications, opening up an entirely new amplification window.
This window is approximately 1 570 nm to 1 620 nm. It is often referred to as the L-band
because it operates in the longer wavelength than C-band. The ITU-T considers that the L-
band is defined over 1 565 to 1 625 nm wavelength range for single-mode optical transmission
systems. Amplifiers operating in this band often are called LWEDFAs, i.e. long wavelength

EDFAs. This band is also sometimes called E-band, i.e. extended band. The combined C and
L-band is also called the erbium band, reflecting the optical gain window obtainable from
EDFAs.
– 14 – TR 61292-3 © CEI:2003
Les recherches sur de nouveaux matériaux ont conduit à des amplificateurs à fibre de
tellurure dopée à l'erbium, ou EDTFAs. Ces amplificateurs peuvent donner une fenêtre de

gain continue très large de 1 530 nm à 1 620 nm approximativement. Elle comprend tant les

bandes C que les L fournies par les EDFAs. D’autres recherches de matériaux ont conduit

aux amplificateurs à fibre de fluorure dopée au thulium, ou TDFFAs. Ces amplificateurs

fournissent un gain entre 1 450 nm et 1 480 nm approximativement. Cette bande est

couramment désignée bande S. De récents résultats indiquent que des amplificateurs pour la

fenêtre de 1 480 nm à 1 528 nm peuvent être aussi obtenus du système de matériau et cette

bande a été appelée bande S à déplacement de gain. Dans certaines publications, la fenêtre

entière ci-dessous de 1 520 nm à 1 450 nm approximativement est désignée bande S. L’UIT-T

considère que la bande S est définie sur la plage de longueurs d’onde de 1 460 nm à
1 530 nm pour les systèmes de transmission optiques monomodaux. La fibre dopée au
thulium avec les ions terbium dans sa gaine a également démontré un gain au-delà de la
bande L à 1 650 nm.
En dehors de la fenêtre de transmission de 1,55 μm, l’amplificateur à fibre de fluorure dopée
au praséodyme, PDFFA, peut fournir un gain dans la fenêtre de transmission de 1,31 μm,
ainsi que les amplificateurs de Raman à fibre, FRAs et amplificateurs optiques à semi-
conducteurs, SOAs.
Tant les amplificateurs optiques à semi-conducteurs que les amplificateurs de Raman à fibre,
à pompe unique, simples, peuvent fournir approximativement 30 nm de largeur de bande. La
longueur d’onde centrale de la fenêtre de gain dans le cas de SOA est déterminée par les
propriétés de matériaux à semi-conducteurs et dans le cas de Raman elle est déterminée par
la longueur d’onde de pompe et le déplacement de Stoke de la fibre. On a reporté jusqu’à
100 nm de largeur de bande des amplificateurs de Raman à pompes multiples. Les deux
amplificateurs peuvent en principe fournir un gain n’importe où dans la fenêtre de
transmission à fibre de silice, mais les travaux consignés à ce jour se situent principalement
dans les fenêtres de 1,55 μm et 1,31 μm.
Le schéma ci-dessous illustre les fenêtres de fonctionnement, ou les bandes, des amplifi-
cateurs décrits dans ce rapport.
1 300 1 400 1 500 1 600    nm

FRA et SOA en principe – fonctionnement consigné dans les fenêtres 1,31 μm et 1,55 μm
PDFFA
TDFFA
TDFFA
à décalage de gain
Bande C EDFA, EYDFA
et EDFFA
Bande L ou E EDFA et
EDFFA
TDFFA
TR 61292-3  IEC:2003 – 15 –
Research on new materials had led to erbium doped tellurite fibre amplifiers, or EDTFAs.
These amplifiers can give a very broad, continuous gain window from approximately 1 530 nm

to 1 620 nm. It embraces both the C and L bands provided by EDFAs. Other material research

had led to thulium doped fluoride fibre amplifiers, or TDFFAs. These amplifiers give gain

between approximately 1 450 nm and 1 480 nm. This band is currently referred to as the

S-band. Recent results indicate that amplifiers for the 1 480 nm to 1 528 nm window can also

be obtained from this material system and this band has been called gain-shifted S-band. In

some publications, the entire window below from approximately 1 520 nm to 1 450 nm is

referred as S-band (ITU-T considers that the S-band is defined over the 1 460 nm to 1 530 nm

wavelength range for single-mode optical transmission systems). Thulium doped fibre with

terbium ions in its cladding have also demonstrated gain beyond L-band at 1 650 nm.

Outside the 1,55 μm transmission window, the praseodymium doped fluoride fibre amplifier,
PDFFA, can provide gain in the 1,31 μm transmission window, as well as fibre Raman
amplifiers, FRAs and semiconductor optical amplifiers, SOAs.
Both semiconductor optical amplifiers and simple, single pumped fibre Raman amplifiers can
provide approximately 30 nm of bandwidth. The center wavelength of the gain window in the
case of SOA is determined by the semiconductor material properties and in the case of Raman
is determined by the pump wavelength and the Stoke shift of the fibre. Up to 100 nm of
bandwidth has been reported from multi-pumped Raman amplifiers. Both amplifiers can in
principle, provide gain anywhere in the silica fibre transmission window but reported work to
date are mainly in the 1,55 μm and 1,31 μm windows.
The diagram below illustrates the operating windows, or bands, of the amplifiers described in
this report.
1 300 1 400 1 500 1 600    nm

FRA and SOA in principle – reported operation in both 1,31 μm and 1,55 μm windows
PDFFA
TDFFA
Gain-shifted
TDFFA
C-band EDFA, EYDFA
and EDFFA
L or E-band EDFA and
EDFFA
TDFFA
– 16 – TR 61292-3 © CEI:2003
Le texte précédent résume les bandes de longueurs d’onde des amplificateurs optiques à

partir d’une perspective historique. De nouvelles bandes ont été introduites et les limites de

bande ont été accrues par l’évolution rapide de la technologie, qui est toujours en cours.

En 2001, L’UIT-T a recommandé des définitions de bande pour faciliter les discussions pour

les systèmes de transmission optiques monomodaux. Les six bandes spectrales contiguës

suivantes des systèmes de transmission optique sont acceptées:

Bande Descripteur Plage (nm)
Bande O Originale 1 260 à 1 360

Bande E Etendue 1 360 à 1 460
Bande S Longueur d’onde faible 1 460 à 1 530
Bande C Conventionnelle 1 530 à 1 565
Bande L Longueur d’onde élevée 1 565 à 1 625
Bande U Longueur d’onde ultra élevée 1 625 à 1 675
a) La définition des bandes spectrales doit faciliter la discussion et ne concerne pas
l’élaboration d’une spécification. Les spécifications des bandes de longueurs d’onde de
fonctionnement sont données dans les Recommandations de système appropriées.
b) Les Recommandations de fibres G.65x n’ont pas confirmé l’applicabilité des bandes de
longueurs d’onde pour les besoins de fonctionnement du système ou de maintenance.
c) La limite (1 460 nm) entre la bande E et la bande S continue d’être à l’étude.
d) La bande U concerne uniquement les besoins éventuels de maintenance, et la trans-
mission des signaux de support de trafic n’est pas prévue à l’heure actuelle. L’utilisation
pour des besoins sans transmission doit être effectuée dans un cadre susceptible de
provoquer des perturbations négligeables aux signaux de transmission des autres bandes.
Le fonctionnement de la fibre dans cette bande n’est pas assuré.
e) Dans un proche avenir, on s’attend à ce que diverses applications, avec et sans amplifi-
cateurs optiques, utilisent une transmission de signaux couvrant la gamme complète
comprise entre 1 260 nm et 1 625 nm.
3 Amplificateurs à fibre dopée à l'erbium (EDFA)
3.1 Amplificateurs à fibre de silice dopée à l'erbium (EDFA ou EDSFA)
3.1.1 Introduction
Le concept d’amplificateur à fibre dopée à l’erbium (EDFA) a été démontré pour la première

fois en 1985. Au moment où des systèmes conventionnels sans répéteurs approchaient leur
performance de crête, un groupe de recherche à l’Université de Southampton a montré que
les fibres optiques pouvaient présenter un gain optique à la longueur d’onde proche de
1 550 nm. Ces fibres ont été dopées avec un élément de terres rares, l’erbium, et ont été
activées ou pompées avec des faibles puissances de lumière visible. Les EDFA ont depuis
attiré une très grande attention dans le domaine des communications à fibres optiques parce
qu’ils fonctionnent de façon pr
...