实用的光纤数字通信系统都是用二进制PCM信号对光源进行直接强度调制的。光发送机输出的经过强度调制的光脉冲信号通过光纤传输到接收端。由于受发送光功率、接收机灵敏度、光纤线路损耗、甚至色散等因素的影响及限制，光端机之间的最大传输距离是有限的。
例如，在1.31µm工作区34Mb/s光端机的最大传输距离一般在50～70km，140Mb/s光端机的最大传输距离一般在40～60km。如果要超过这个最大传输距离，通常考虑增加光中继器，以放大和处理经衰减和变形了的光脉冲。光中继器常采用光电再生中继器，即光一电－光中继器，这相当于光纤传输的接力站。如此，就可以把传输距离大大延长。
光中继成本过高，光放大器出来后一般都使用光放大器代替光中继作用，一般常用放大器有掺铒光放（EDFA）和拉曼散射放大器，也有新出的色散补偿放大器补偿色散。
数字光纤通信中继器由光检测器与前置放大器、主放大器、判决再生电路、光源与驱动电路等组成，其基本功能是再放大（re-amplifying）、再整形（re-shaping）和再定时（re-timing）。具有这三种功能的中继器称为3R中继器；而仅具有前两种功能的中继器称为2R中继器。经再生后的输出脉冲，完全消除了附加的噪声和畸变，即使在由多个中继站组成的系统中，噪声和畸变也不会积累，这就是数字通信作长距离通信时最突出的优点。由于光放大器已趋于成熟，它可作为1R（re-amplifying）中继器（仅仅放大）代替3R或2R中继器，构成全光光纤通信系统，或与3R中继器构成混合中继方式，可大大简化系统的结构，是发展方向。
附图是3R再生向1R再生的转变示意图。
光中继器设备结构视安装地点而不同。机架式的光中继器安装于中间局机房内，其结构应与机房中的光端机、数字复接设备及其机架结构相一致。每个子架的光中继器都应包括两个接收单元和两个发送单元，以构成一个双向中继器。电源由所在局站供给。箱式或罐式的光中继器，可直接埋设于地下、人孔中，或架空于线路电杆上。箱体须有良好的密封、防腐蚀等性能。电源由本地供电或采用经铜线对端远程供电。
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