a) Hệ số khuếch đại (Gain)
Hệ số khuếch đại của một bộ khuếch đại quang là tỷ số giữa cụng suất quang ở đầu ra chia cho cụng suất quang ở đầu vào.
G = in out P P (2.1)
G (dB ) = 10 log[ in out P P ] (2.2)
Trong đú: G là hệ số khuếch đại tớn hiệu của bộ khuếch đại quang.
Pin, Pout tương ứng là cụng suất tớn hiệu ỏnh sỏng ở đầu vào và đầu ra của bộ khuếch đại quang (mW).
b) Dải thụng khuếch đại (Gain Bandwidth)
Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại quang khụng bằng nhau cho tất cả cỏc tần số của tớn hiệu quang vào. Đỏp ứng tần số quang của bộ khuếch đại G(f) thể hiện sự phụ thuộc hệ số khuếch đại G của cỏc tớn hiệu quang vào tần số.
Dải thụng khuếch đại của bộ khuếch đại quang Bo được xỏc định bởi điểm -3 dB so với hệ số khuếch đại đỉnh của bộ khuếch đại. Giỏ trị B0 xỏc định dải thụng của cỏc tớn hiệu cú thể được truyền bởi một bộ khuếch đại quang. Do đú, ảnh hưởng đến hoạt động của cỏc hệ thống thụng tin quang khi sử dụng chỳng như cỏc bộ lặp hay bộ tiền khuếch đại.
c) Cụng suất ra bóo hoà (Saturation Output Power)
Khi hoạt động ở chế độ tớn hiệu nhỏ, cụng suất quang ở đầu ra sẽ tăng tuyến tớnh với cụng suất quang ở đầu vào theo hệ số khuếch đại: Pout = G.Pin. Tuy nhiờn, cụng suất ở đầu ra khụng thể tăng mói được. Bằng thực nghiệm, người ta thấy rằng trong tất cả cỏc bộ khuếch đại quang, khi cụng suất đầu vào Pin tăng đến một mức nào đú, hệ số khuếch đại G bắt đầu giảm. Kết quả là cụng suất ở đầu ra khụng cũn tăng tuyến tớnh với tớn hiệu ở đầu vào nữa mà đạt trạng thỏi bóo hũa. Cụng suất ở đầu ra tại điểm ở hệ số khuếch đại giảm đi 3dB được gọi là cụng suất ra bóo hũa Psat,out.
Cụng suất ra bóo hoà Psat,out của một bộ khuếch đại quang cho biết cụng suất đầu ra lớn nhất mà bộ khuếch đại quang đú cú thể hoạt động được. Thụng thường, một bộ khuếch đại quang cú hệ số khuếch đại cao sẽ cú cụng suất ra bóo hũa cao bởi vỡ sự nghịch đảo nồng độ cao cú thể được duy trỡ trong một dải cụng suất vào và ra rộng.
Giống như cỏc bộ khuếch đại điện, cỏc bộ khuếch đại quang đều tạo ra tạp õm. Nguồn tạp õm chớnh trong cỏc bộ khuếch đại quang là do phỏt xạ tự phỏt. Vỡ sự phỏt xạ tự phỏt là cỏc sự kiện ngẫu nhiờn, pha của cỏc photon phỏt xạ tự phỏt cũng ngẫu nhiờn. Nếu photon phỏt xạ tự phỏt cú hướng gần với hướng truyền của cỏc photon tớn hiệu, chỳng sẽ tương tỏc với cỏc photon tớn hiệu gõy nờn sự dao động về pha và biờn độ. Bờn cạnh đú, năng lượng do phỏt xạ tự phỏt tạo ra cũng sẽ được khuếch đại khi chỳng truyền qua bộ khuếch đại về phớa đầu ra. Do đú, tại đầu ra của bộ khuếch đại cụng suất quang thu được Pout bao gồm cả cụng suất tớn hiệu được khuếch đại và cụng suất tạp õm phỏt xạ tự phỏt được khuếch đại ASE (Amplified Spontaneous Emission ).
Pout = G.Pin + PASE (2.3) Ảnh hưởng của tạp õm đối với bộ khuếch đại quang được biểu diễn bởi hệ số tạp õm NF (Noise Figure ), mụ tả sự suy giảm tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm SNR (Signal to Noise Ratio) do tạp õm của bộ khuếch đại thờm vào. Hệ số NF được cho bởi cụng thức sau:
NF = out in SNR SNR (2.4)
Trong đú, SNRin, SNRout là tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm tại đầu vào và đầu ra của bộ khuếch đại.
Hệ số tạp õm NF của bộ khuếch đại càng nhỏ thỡ càng tốt. Giỏ trị nhỏ nhất của NF cú thể đạt được là 3dB. Những bộ khuếch đại thỏa món hệ số tạp õm tối thiểu này được gọi là đang hoạt động ở giới hạn lượng tử.
Ngoài bốn thụng số kỹ thuật chớnh được nờu ở trờn, cỏc bộ khuếch đại quang cũn được đỏnh giỏ dựa trờn cỏc thụng số sau:
- Độ nhạy phõn cực: là sự phụ thuộc của hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại vào phõn cực của tớn hiệu.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với hệ số khuếch đại và dải thụng độ lợi. - Xuyờn nhiễu.