מגברים אופטיים עשו מהפכה בתקשורת הסיב אופטית למרחקים ארוכים
במצבים בהם הבעיה העיקרית היא אובדן, ניתן בהחלט להשתמש במגברים אופטיים להגברת האותות ללא המרה לתחום החשמלי. מגברים אופטיים כאלה חוללו מהפכה באמת בתקשורת סיב אופטית למרחקים ארוכים.
מטרת המגבר האופטי היא להחזיר את רמת עוצמת האות, מופחתת בגלל הפסדים במהלך ההתפשטות, ללא כל המרה אופטית לחשמלית. מרבית המגברים האופטיים מגבירים אור מקרי דרך הפליטה המגורה, אותו מנגנון המשמש בלייזרים, אך ללא מכניזם המשוב. המרכיב העיקרי הוא הרווח האופטי שמתקבל באמצעות שאיבת המגבר (חשמלי או אופטי) בכדי להשיג את היפוך האוכלוסייה. הרווח האופטי, באופן כללי, אינו רק פונקציה של תדר, אלא גם פונקציה של עוצמת קרן מקומית. האיור שלהלן מראה את העיקרון של מגבר אופטי.
בהשוואה למחשבים אלקטרוניים, מגברים אופטיים אינם זקוקים למעגלים אלקטרוניים במהירות גבוהה, הם שקופים לקצב הסיביות ולפורמט, והכי חשוב, הם יכולים להגביר אותות אופטיים מרובים באורך גל שונה בו זמנית. לפיכך, התפתחותם הובילה את הצמיחה האדירה של יכולת התקשורת באמצעות ריבוי אוספי הגל (WDM) בו נפגעים אורכי גל מרובים הנושאים איתותים עצמאיים דרך אותו סיב במצב יחיד, ובכך מכפילים את יכולת הקישור. שלא כמו התחדשות אלקטרונית, מגבר WDM אינו מפצה על פיזור שנצבר בקישור והוא גם מוסיף רעש לסינגל האופטי.
למגברים אופטיים השפעה רבה על מערכות העברת סיבים אופטיים. הם יכולים לפצות על אובדן קווי העברה של סיבים אופטיים, ובכך להפחית את מספר המשחזרים החשמליים. יתרון כלכלי מרכזי הוא היכולת להגביר בו זמנית מספר אותות WDM. בקו הילוכים לטווח ארוך (מוצג באיור למטה) מגברים אופטיים, המצוינים על ידי משולשים מוצקים, משמשים כמגברי בוסטרים אצל המשדר, מגברי קו ומגברי קדם במקלט. המגבר בשורה נקרא משחזר 1R. בדרך כלל, משחזר משחזר 1R כל 80-100 ק"מ במערכות הילוכים לטווח ארוך. EDFA משמש לרוב למגבר בלהקה הקונבנציונאלית (C-band) של האזור הספקטרלי 1530-1565 ננומטר. הסיבה לכך היא שהמעבר ממצב הגרור למצב הקרקע של EDFA נופל ללהקה C. לחץ לפרטי המוצר של C-band EDFA . בכל פעם שהאות עוברת דרך המגבר האופטי, רעש המגבר מצטבר, וכתוצאה מכך פוחתת אות רעש אות (SNR). לפיכך, לאחר מספר מעברים של משחזרי ה- 1R, האות האופטי מתחדש על ידי משחזר חשמל 3R שיש לו את שלושת הפונקציות של עיצוב מחדש, הטממה מחדש והתחדשות.
עד כה הוצגו מספר סוגים של מגברים אופטיים: מגבר אופטי מוליכים למחצה (SOA), מגבר סיבי ראמאן (RFA), מגבר סיבים מסומנים בכדור הארץ הנדיר (EDFA Erbium-Doped שפועל 1500 ננומטר ו- Praseodymium-Doped FDFA הפועל במהירות 1300 ננומטר ) ומגבר פרמטרי אופטי (OPA). רצועות הגברה הראשוניות של EDFA הם פס ה- C (1535-1565 ננומטר) והלהקה L (1570-1610 ננומטר); עם זאת, היו דיווחים על הרחבת טווח ההפעלה של EDFAs לרצועת S (1460-1530 ננומטר). מצד שני, ניתן להפוך RFA לפעול בכל להקה. קיימים מכשירי SOA המסוגלים לפעול בלהקות שונות. OPAs משתמשים בלי-ליניאריות כדי להגביר את האות וניתן לגרום להם לפעול בכל להקה.
כיום, מרבית מערכות התקשורת של סיבים אופטיים משתמשות ב- EDFA בשל היתרונות שלהן מבחינת רוחב הפס, תפוקת כוח גבוהה ומאפייני רעש. RFAs ו- SOAs הופכים גם הם חשובים ביישומים רבים. העבודה על OPAs הראתה שאפשר להשיג הגברה בפס רחב עם נתוני רעש נמוכים מאוד.
