拉曼工作原理
拉曼放大器基于受激拉曼散射效应(SRS,Stimulated Raman Scattering),以传输光纤作为增益介质,将拉曼泵浦功率转移到C波段信号上进行放大。受激拉曼散射基本原理为:如果一个弱信号光与一个强泵浦光同时在一根光纤中传输,并且弱信号光的波长在强泵浦光的拉曼增益带宽内(约70~100nm),则强泵浦光的能量通过受激拉曼散射SRS耦合到光纤硅材料的振荡模中,然后又以较长的波长发射,该波长就是信号光的波长,从而使弱信号光得到放大,获得拉曼增益。
拉曼放大器
拉曼放大器(RFA,Raman Fiber Amplifier)是分布式放大器,在发送端(前向放大)和接收端(后向放大)都可以使用。 EDFA(Erbium-Doped Fiber Amplifier)是以掺铒光纤(EDF)作为增益介质的集中式放大器。
拉曼放大器的优点:
-
超宽带光纤放大器:由于拉曼放大器的增益波长由其泵浦光波长决定,只要泵浦源的波长适当,理论上可得到任意波长的信号放大。
-
噪声系数低:拉曼放大器与EDFA配合使用可以有效降低系统总噪声,提高系统信噪比,从而延长无中继传输距离及总传输距离。
-
应用广泛:拉曼放大器的增益介质为传输光纤本身,因为放大是沿光纤分布而不是集中作用,光纤中各处的信号光功率都比较小,从而可降低非线性效应尤其是四波混频(FWM)效应的干扰,从而实现长距离的无中继传输和远程泵浦,尤其适用于海底、沙漠等不方便建立中继站的场景。
拉曼放大器的缺点:
- 增益不高:一般RFA的增益都小于15dB,需要与EDFA配合使用。
- 泵浦光功率高,交付时需要注意安全风险。
- 对光纤质量要求高,交付难度大。
拉曼放大器的分类和应用
根据泵浦方式不同,拉曼光纤放大器可分为前向泵浦和后向泵浦2种结构。
泵浦方式 | 定义 | 应用位置 | 特点 |
---|---|---|---|
前向泵浦 | 泵浦光与信号光同方向 | 发送端 | 1、放大EDFA无法放大的波段。2、提高拉曼的增益平坦度。 |
后向泵浦 | 泵浦光与信号光反方向 | 接收端 | 与前向泵浦相比较,采用后向泵浦可以避免泵浦噪声串扰到信号中,从而使放大器的噪声较低,同时后向泵浦的偏振依赖性也较小。 |