长距离(500公里以上)海底光缆通信系统中最重要的高可靠性有源设备是光中继器。长距离海底光缆通信系统在一定跨段距离间集成接入光中继器，在整个海底光缆链路中实现对光传输信号的放大及传输。由于海洋环境的特殊性，长距离海底光缆通信系统对光中继器的可靠性要求很高，一般要求光中继器的使用寿命超过25年。为实现高可靠性，光中继器在实现取电、放大的同时，需考虑状态监测、关键部件冗余备份等。因此，光中继器对结构的体积要求高，一般要求直径小、适合敷设、高水压密封。另外，还要求光中继器的功耗小，并考虑长时间使用的散热问题。

目前，海底光中继器主要采用传统的UCXUniversalCoupling，万向联轴器)结构，传统UC结构的光中继器主要包括三个单元:中部为独立密封及保护的光电单元，两端分别为标准UC接头，光电单元通过pigtail (光纤尾缆)与两端的标准UC接头实现光电连接。光中继器包括第一接续馈通单元、光电单元和第二接续馈通单元，光电单元为独立集成组装结构，用于实现对输入光信号的放大及再传输，第一接续馈通单元的一端与光中继器一侧的海底光缆连接，另一端与光电单元连接；第二接续馈通单元的一端与光电单元连接，另一端与光中继器另一侧的海底光缆连接；

由于传统UC结构的光中继器内部的光电单元为独立结构体，并与海水直接接触，其自身结构必须满足深海环境条件下的水密、气密、耐腐蚀及机械强度等苛刻指标要求，导致光电单元的结构设计、材料选型等方面较为复杂，且材料成本很高，因此，传统UC结构的光中继器的光电单元的机械设计难度较大，集成组装工艺复杂，所需的集成配套资源庞杂，成本高昂，UC结构的光中继器的体积及重量较大，增加了海洋施工及埋设难度，也间接降低了光中继器的可靠性。

中继器根据需要，可能被埋设在海底。分支单元一般在深海处，所以不需要埋设。中继器是有源器件，PFE主要就是向中继器供电。BU以前都是无源器件，后来出现PSBU（BU已经分成两部分，PSBU是其中一部分），PSBU需要供电的。均衡器是无源器件。一个海底中继器可放大多对光纤(收发算一对)，每对光纤都有自己的一组光泵(通常2个或者4个)，举个例子来说，一个中继器放大4对光纤，每对有2个光泵，那么这个中继器里面总共有8个光泵(4*2=8)。某个中继器里面一组光泵(2个泵浦)都坏了，不影响该中继器其他光纤对的放大。比如一个中继器有多对光纤，每对光纤去不同方向，如果某对光纤的放大功能失效（比如该对光纤对应的几个光泵都坏了），该对光纤的业务就会中断，但该中继器其他对光纤的业务依然正常。​​​

中继器其实就是放大器，目前海底中继器使用掺饵光纤放大器，中继器的输入可以为负几个dBm,中继器的输出可以是正的十几dBm，通过中继器可实现光功率的放大。经过中继器进行放大可以是1对纤，也可以是几对纤，越多对纤，技术难度越高。中继器的增益可以是一个范围，这就是说中继器的增益不是固定的，可以有一定范围的变化，比如输入功率减少时中继器的增益会自动变大而维持输出的功率的不变。对一对光纤的放大，分对发送方向的放大和对接收方向的放大，它们各由不同的放大器控制，此时发送方向的放大与接收方向的放大增益可以不同，稍微可以有差别。一根光纤的中继器增益变化不会对其他根光纤增益产生影响，因为每根光纤都有自己的放大模块。中继器还分hot repeater和cold repeater，这是根据中继器的工作温度（也就是所处的海水温度）来区分，在浅海中海水温度较高而在深海中海水温度较低，有些中继器的工作温度（海水温度））为二三十度，而有些中继器的工作温度（海水温度）为零点几度（基本接近0度）。一个中继器故障后不会影响通信，因为后面的中继器能能把这个损失补偿回来。海底中继器常采用恒定功率输出（输出功率锁定）模式，而陆缆中的光放AMP常采用恒定增益（增益锁定）模式。中继器所限于能放大的波长范围和支持的光纤对数，随着技术发展，中继器放大的波长范围越来越大，支持的光纤对数也越来越多。

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如上图，B海缆站与BU之间发生短路海缆故障，分支单元BU与海缆站A之间红色部分的光波长数减少只剩成10个，会导致红色部分的中继器增益发生改变，从而可能导致C至A之间有告警，而从A发至C方向来看，A至C之间的光波长数还是保持不变，所以此根光纤的增益不变。也就是说A至BU之间，一根光纤增益发生变化（因功率减少而变化），而另一根光纤的增益没有发生变化。

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从上图可看成，同个中继器里面的不同放大器增益是不同的（发送与接收方向）。另外也发现，同一个中继器的输入不是恒定不变的，输入光功率随时间也会稍微有小变动（不同时间可得到不同的输入光功率即是说会有点浮动，但差别很小）。中继器的工作温度跟水深有很大关系，第2个中继器与第3个中继器的工作温度差别这么大，那是因为第2个中继器水深在三十多米，而第3个中继器水深在一千多米。中继器的同个光纤对不同方向（发送与接收）的增益不同，同个中继器不同光纤对的增益也会有些差别，也就是说每个光泵放大器都有自己的“个性”，一个光泵不会影响其他光泵。

 

中继器其实就是一个光放大器，用于补偿光信号经过长距离传输后的损耗。放大器有增益控制放大器、功率控制放大器。海底中继器常是增益控制放大器，而海缆站设备上的放大器常是功率控制放大器。

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放大通过一定波长（常有980nm）的光泵浦源来激发掺饵光纤来实现。
通常中继器是一个防水漏防压力的密封设备，是一个光纤放大器的作用。一般中继器里面装双向传送的2个放大器。常由掺饵光纤、激光器泵浦，波分复用器、隔离器、监视用反馈环组成。

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海底中继器用来放大光缆中衰减的光信号,采用全光方式来放大信号。一个放大器可配置有多个光泵，比如2个或者4个， 一个放大器对可由一定波长（常为980nm）的2个或4个光泵来负责这一对纤一收一发两个方向的放大。每对光纤都有相应的光泵，当一个中继器里面通过多对（比如N对）光纤时，总光泵数量相应是一纤的光泵数乘以N。一对钎里面多个光泵是共享工作，（比如50%+50%或者90%+10%等），其中一个光泵故障不影响中继器正常工作，因为一个激光器光输出减少，控制电路就会使得另一个激光器的光输出相应增加，保证总输出的不变。中继器是模块化设计，可相应配置来对1对光钎至最多8对光钎的放大，其带宽能满足海缆系统的终期容量配置。

PUMP（光泵）有个激光器偏置电流的参数，这个偏置电流会在一定的范围，不能过大。一个海底中继器可放大多对光纤(收发算一对)，每对光纤都有自己的一组光泵(通常2个或者4个)，举个例子来说，一个中继器放大4对光纤，每对有2个光泵，那么这个中继器里面总共有8个光泵(4*2=8)。某个中继器里面一组光泵(2个泵浦)都坏了，不影响该中继器其他光纤对的放大。 ​​​

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以EDFA为代表的光放大技术可对多波长信道同时进行增益均匀的放大。EDFA可同时放大多信道，可放大一定波段的光源信号,具有一定带宽。基本是通过受激辐射或者受激散射原理来实现对入射光信号的放大的。能放大不同速率和调制方式的信号，而且带宽很宽，能在几十纳米范围内同时放大多波长信号。

中继器内电路数（纤芯）数的上限取决于海底光缆的光纤的纤芯数。一般来说，中继器电路数（纤芯数）与海底光缆中光纤的芯数相等，大概2—12之间。

大部分光向下一个中继器传送，一小部分光被分出用于监控和控制，并通过反馈环回去。

中继器是采用掺铒光纤放大器（EDFA)，利用它里面的掺铒光纤和激光泵浦（泵浦激光源）配合使用，直接把光进行放大。因为在光纤中掺杂离子会使其放大特性不一样，掺铒光纤基本只用于光放大器里面。对它入射信号光与激发光以产生受激发射，从而放大信号光。注意中继器通电后会产生激发光，因为里面有激光源。即是在光纤中添加铒离子，用短波段光源（一定波长的光泵浦）激发它，可以直接放大信号光。

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 中继器外壳与海底光缆是通过光缆耦合相耦合的。在中继器中由上路到下路的电路或者由下路到上路的电路称为回送线路或者反馈环。

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监控信号可以监控中继器输入输出功率，LD的偏流，中继器电路温度。监控系统可在业务正常和中断两种状态下工作。监控（波长）信号会在每个中继器被反馈回去。

中继器间隔越大越好，中继器外壳是在海底环境下保护中继器电路，并连接海底光缆和光中继器电路。

中继器中备有HLLB高损耗回送电路，以用于监视信号回送给传输线路。

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海底中继器一般采用输出功率(Pout)锁定模式，而陆缆光放AMP常采用增益(Gain)锁定模式

BU(也叫海底分支器或海中分路装置），可以将一部分光纤分路，实现对某一国家或地区的业务接入,实现3个光缆段的互联互通，并为3个光缆段提供光纤和供电电路的器件。

海中分路装置/分支单元（BU），海中接地是形成分路光缆供电电路的装置。

一般是三个接地公用一个BU。BU内有继电器用于供电布线的切换。BU内供电切换

中继器内的光放大器中，由于光信号的传播方向受限制，光放大器之后的后向散射光不返回同一光纤之内，利用中继器内的回送光路，以使得散射光在其他光纤中传播。

分支单元BU有两种，一种是分出部分光纤对到分支，另一种BU类型是分出一部分波长到分支。下图是分波长。

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从上图可看成，分支的光纤对数可以是和主干光纤对相等，也可以是主干光纤对数的2倍。

 

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通过BU设置，主干站可配置到任何站（包括分支站们和对端主干站）的业务需求，而分支站也可实现到其他任何站（主干站们或其他分支站们）的业务，包括从分支站到分支站的业务。

电源配置过程，通过海缆站的加电使得BU里面的继电器发生切换，从而达到我们想要的供电方式。对于BU，当三个分支里面任意一个分支接到海地时，其他两个分支可以相连并与海地（BU地）隔离。通过海缆站间实施相关的供电步骤，可实现BU供电路径的改变。当BU没有供电时，三支脚互联在一起（俗称三通状态）但没有接海地。两个脚开路，而从另外的一只脚供电是不允许的，所以在电源重配前要先确定好哪两个脚为主干。当BU没有电的时候是处于三通状态，此时A-B或者A-C或者B-C都是联通的（都可以走电流）。当某个海缆站从小电流变化为正常电流（大约1A左右）时，BU发生跳转(从三通状态变成两端接通而另外一端接地）。正常情况下，一个端站电压变化，对端站的电压也会相应变化（一个增加多少另一个就减少多少），但当一个站是恒压模式时，对端站的电压变化不会影响到本站（恒压模式的站）。恒压模式常使用在电源重配过程中（即使BU切换的过程中）。
电力部分功能介绍图

BU没有电时是处于三通状态，意思是A-C,A-B,B-C都是连通的，如果有电流的话都可以走。BU有三个方向，可以认为有3个脚，分别是A,B,C。BU没有通电的情况下，A,B,C三个脚都接在一起，叫三通状态。正常通电情况下，只能是任意两个脚连通而另外一个脚接地。如情况1：AB导通C脚接地，情况2：AC导通B脚接地，情况3：BC导通A脚接地。电源重配（海缆修理或者海缆故障情况下），BU需要做切换，就是在这3种情况之间切换。BU的三个脚之间的切换常在以下两种情况下需要做。

1.SHUNT FAULT海缆故障后业务中断需要恢复业务2故障海缆维修之前或者维修之后（维修之前需要保证海缆船维修人员的安全，所以需要切换BU三个脚状态），以前的系统切换BU，需要在PFE设备发送小电流，通过电信号来控制切换。后来的系统是在网管上发送指令，通过光信号去控制切换。
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一般而言，BU有三个方向，BU可实现一部分光纤改变方向（比如从A转到B，从B转到C,或者从A转到C），通过BU的设置可实现主干站与分支站的业务往来，也可实现分支站之间的业务往来。一般来说分支站的业务量比主干站要少。BU连接3个方向的铜导体，通过里面的继电器可实现铜导体的各种连接方案。

BU里面的光纤可以选择直通（不下波长或者光纤），也可以是改变方向（下光纤或者波长）

光纤部分功能介绍图
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电源重配时提供供电路径的改变功能（电力部分），提供业务容量的分流或者说分业务（光纤部分能力）

BU分为OADM BU(分波长）和NON-OADM BU（分光纤）

在一些海缆系统中，BU又分成BU和WMU，WMU用于分波和合波。有些系统是将2者设计在一起，但每个分支站下的波束不一样，整个海缆需要多个不同备件，而将它们分开的好处是，WMU（价格比较便宜）需要不同备件，但BU（价格比较贵）整个海缆系统只需1个或多一点的备件就可。BU对光纤功率有个衰减或者损耗（有个耦合器）。

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如上图，这50个波和10个波还可能要一个guard band，意思是它们之间要有一定的波长间隔。

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 分支站C站至主干端站A站的业务波长数目可以不等于分支站C站至主干端站B站的业务波长数目（东向下的波可以不等于西向上去的波），因为在分支站的不同光纤对。但在日后某一天满配的情况下就相等了，比如60个波满配，分支站东向的满配了60个波，分支站西向也满配了60个波。

 

设计容量和装配容量，往往第一次装配的时候波长没有达到设计容量的波长数，所以为了保持总功率在任何时候都不变，启用所谓的占位波长（冗余波长或者称为Dummy light)，在目前没有业务的波段（日后会开业务的波段）插入Dummy light/Dummy load，往往Dummy light的功率比业务波长大，所有插入Dummy light的数量比未开通业务的波长数目少。当要开通业务了，就要把Dummy light拿掉，替换成业务波长。有些系统拿掉一个Dummy light波长，可补上2个业务波长。举个例子，某个系统的设计容量是80个波/纤，现在只开了5个波长业务，还有75个波长业务留以后开通，那么这75个波长的功率就要先用Dummy light来顶替，由于Dummy light的功率比业务波长大，所以需要三十多个Dummy light波长就可顶替这75个未开通业务的波长功率了。业务波长和Dummy light都会通过BU（分支单元），只是在接收端站只会判别并接收业务波长而已。

均衡器有两种，TEQ和SEQ。

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通过中继器链路传输后产生的多通道增益斜率，通过TEQ（Tilt Equalizer)来补偿。

通过中继器链路传输后产生的累积的剩余增益不均衡，通过SEQ(Shape Equalizer)来补偿。