拉曼光纤激光放大器简介
拉曼光纤放大器原理

拉曼光纤放大器原理拉曼光纤放大器(Raman Fiber Amplifier)是一种基于拉曼散射效应的光纤放大器。
它利用拉曼散射的原理,在光纤中实现光信号的增强。
拉曼散射是一种非线性光学现象,其基本原理是光与光子之间的相互作用。
当光传播在光纤中时,光子与介质中的分子或晶格振动发生耦合,从而使光子的能量转移到介质中的振动模式上。
如果光子能量与介质振动模式的能量相匹配,就会发生拉曼散射。
拉曼散射分为受激拉曼散射(Stimulated Raman Scattering, SRS)和自发拉曼散射(Spontaneous Raman Scattering, SBS)。
受激拉曼散射是指激发光和散射光的频率差等于介质的拉曼频移,而自发拉曼散射是指光子与介质中分子或振动模式发生相互作用,从而形成散射光。
拉曼光纤放大器的工作原理是利用拉曼散射中的受激拉曼散射效应。
当信号光(输入光)和泵浦光同时注入光纤中时,泵浦光的能量被转移到信号光上,从而使信号光的功率增大。
具体而言,当泵浦光与信号光频率差等于光纤中介质的拉曼频移时,就会发生受激拉曼散射。
泵浦光的能量转移到信号光上,使其增强。
拉曼光纤放大器的放大过程可以通过几个关键参数进行描述。
首先是增益带宽,它表示在特定的频率范围内,信号光能够得到明显的增益。
增益带宽取决于光纤的材料和波长。
其次是增益平坦度,它衡量信号光在增益带宽内的增益是否均匀。
增益平坦度对于传输多个波长的光信号非常重要。
最后是增益峰值,它表示在增益带宽内,信号光获得的最大增益。
增益峰值取决于泵浦光的功率和波长。
与其他光纤放大器相比,拉曼光纤放大器具有几个优点。
首先,它可以实现宽增益带宽和高增益峰值,适用于传输多个波长的光信号。
其次,它具有很高的稳定性和可靠性。
由于拉曼增益是通过光与介质相互作用实现的,不需要激光器或半导体放大器,因此拉曼光纤放大器具有长寿命和低功率损耗。
然而,拉曼光纤放大器也存在一些限制。
掺铒光纤放大器和拉曼光纤放大器分析和比较

掺铒光纤放大器和拉曼光纤放大器分析和比较摘要:光放大器技术是新一代光纤通信系统中一项必不可少的关键技术,目前几种主要的光放大器技术在工程应用中各有所长。
此文介绍了光放大器技术的基本原理,并对现有主要几种光放大器技术在性能、应用和发展方向上进行了比较。
关键词:掺铒光纤放大器;光纤拉曼放大器0、综述20世纪90年代以来,Internet的普及发展和各种信息(如语音、图像、数据等)业务的快速增长,人们对现代通信系统提出了更高的要求。
在市场需求的大力推动下,通信技术取得了长足的进步,其中光纤通信技术脱颖而出,以其高速优质的特点,一跃成为当今长距离、大容量传输干线的主流技术。
但由于光纤损耗和非线性的影响,无中继传输距离成为制约系统容量和速率的瓶颈,而中继放大技术成了光通信领域的关键技术之一。
传输系统中的光纤损耗使信号随传输距离呈指数衰减,极大地限制了通信传输跨距和网络的可扩展性,因此必须在通信线路上设置中继器对信号进行再生放大。
在光放大器没有出现之前,光纤传输系统普遍采用光-电-光(OEO)的混合中继器,但这种中继方式存在“电子瓶颈”现象,在很大程度上限制了传输速率的提高,而且价格昂贵、结构复杂。
20世纪80年代出现的光放大器技术具有对光信号进行实时、在线、宽带、高增益、低噪声、低功耗以及波长、速率和调制方式透明的直接放大功能,是新一代光纤通信系统中不可缺少的关键技术。
此技术既解决了衰减对光网络传输距离的限制,又开创了1550nm波段的波分复用,从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用(WDM)、密集波分复用(DWDM)、全光传输、光孤子传输等成为现实,是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑(1)。
又由于此技术与调制形式和比特率无关,因而在光纤通信系统中得到了广泛应用。
1、光放大器分类及原理光放大器(OA)一般由增益介质、泵浦光和输入输出耦合结构组成,其作用就是对复用后的光信号进行光放大,以延长无中继系统或无再生系统的光缆传输距离。
光纤拉曼放大技术解读

近年来,国际上发展的以双包层光纤为基础的
包层抽运技术,为提高光纤激光器输出功率提 供了解决途径。利用双包层抽运技术的光纤激 光器的转换功率可达80%,输出功率可提高几 个数量级,并且有着接近衍射极限的光束质量 和小巧、全固化、低域值等显著优点。利用 8W 左右双包层光纤激光器抽运的级联拉曼激 光器,已经可以实现在 1.2~1.5μ m关键波长范 围内抽运光纤拉曼放大器所需关键波长 1W 左 右的激光输出。
保护层 外包层 内包层 纤芯
圆形内包层双包层光纤横剖面
为了提高对抽运光的吸收效率,人们一
直在努力优化内包层的边界条件,并作 了大量的工作。提出了D形、长方形和正 方形、梅花形等内包层形状(图4),并 拉制出这些内包层形状的双包层光纤, 实验表明这些内包层形状的光纤相对于 圆形内包层形状对抽运光的吸收效率大 大提高。
1.基本原理
Snitzer等人巧妙的提出设计了双包层光
纤,其结构如图3所示。
内包层 光纤芯
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
保护层
激光输出
泵浦光
外包层
双包层光纤是一种具有特殊结构的光纤,它比
常规光纤增加了一个内包层(最早的内包层形 状为圆形),内包层的横向尺寸和数值孔径均 大于纤芯。纤芯中掺杂稀土元素(Yb,Nd, Er等)。由于内包层绕在单模纤芯的外围,抽 运光在内包层中内反射并多次穿越纤芯被掺杂 离子吸收,从而大大提高了抽运效率。内包层 的作用体现在两方面:一方面,内包层的折射 率大于纤芯折射率,可保证振荡激光在单模纤 芯中传播,使输出激光的模式好、光束质量高; 另一方面内包层的折射率又小于外包层的折射 率,即内包层构成抽运光的传播通道,通过合 理设计内包层形状和选择内包层材料,耦合进 内包层的抽运光可以高效地被掺杂纤芯吸收, 转化为激光。
几种常见的光放大器的比较

对几类放大器的认识在DWDM系统中,特别是超远距离的传输中,由于不可避免的存在光纤信号功率的损失和衰减,所以补偿是必要的。
现在常用的放大器有掺铒光纤放大器(EDFA),拉曼放大器(FRA),半导体激光放大器(SOA),光纤参量放大器(OPA)。
现就这几类放大器的工作原理和特殊情况做一下说明。
1)掺铒光纤放大器(EDFA)EDFA(Erbiur Doped Fiber Amplifer)是光纤放大器中具有代表性的一种。
由于EDFA 工作波长为1550nm,与光纤的低损耗波段一致且其技术已比较成熟,所以得到广泛应用。
掺铒光纤是EDFA的核心原件,它以石英光纤作基质材料,并在其纤芯中掺入一定比例的稀土原素铒离子(Er3+)。
当一定的泵浦光注入到掺铒光纤中时,Er3+从低能级被激发到高能级,由于Er3+在高能级上寿命很短,很快以非辐射跃迁形式到较高能级上,并在该能级和低能级间形成粒子数反转分布。
由于这两个能级之间的能量差正好等于1550nm光子的能量,所以只能发生1550nm光的受激辐射,也只能放大1550nm的光信号。
EDFA的组成:工作原理图:那么,EDFA的输出公路车是如何控制的呢?一般来说,EDFA的输出功率与输入信号光强度,铒纤的长度以及泵浦光的强度。
在EDFA使用的过程中,一般要控制好EDFA的平坦增益,那么不平坦的增益和平坦增益有什么区别呢?平坦的输出增益会使EDFA放大的输出功率得到一个稳定的信号增益。
如何控制增益?增益的控制室有2种选择的,一种是掺金属元素,另外一种是GFF定制,所谓的掺金属元素是值得是掺杂金属铝元素。
有上图可以知道,掺铝的金属元素的EDFA在增益的控制上明显要比不掺铝的EDFA平坦的多。
需要注意的是:EDFA在放大信号的同时也放大了噪声,而噪声主要来自EDFA的自身受激辐射,是主要的噪声源,也是系统OSNR劣化的主要原因。
放大器产生的自发辐射噪声功率为:PASE = -58 + NF + G (dBm)其中NF为光放大器噪声系数(dB)、G为光放大器的增益(dB)除了放大功率之外,还有几个量也是EDFA中比较重要的,了解他们,有助于在EDFA 故障中的维护定位:作电流:也称作偏置电流,其决定着放大板的输出光功率。
光纤拉曼放大技术

在这方面应用高功率光纤激光器作为抽
运源显示出了明显的优势。虽然用波长 合适的半导体激光器可以直接抽运光纤 拉曼放大器,但能发射光纤拉曼放大所 需关键抽运波长的半导体激光器种类非 常有限,目前主要是~1.4μ m的LD,而 且LD通常受到其固有特性的限制,输出 功率也较低,无法满足远距离大容量通 讯,特别是跨洋通讯光缆等拉曼放大的 要求。
我国在“十五”863计划中明确提出研制
宽带光纤拉曼放大器,要求在2003年11 月底前掌握波分服用(WDM)超长距离 光传输的系统技术,研制出宽带拉曼光 纤放大器。
宽带拉曼光纤放大器对抽运源 的要求主要有以下几点:
(1)要有较高的输出功率,对于分立式放大
器抽运功率要达到1W左右,分布式放大器的 抽运功率也需200mW以上; (2)要有合适的输出波长,抽运波长的选取 主要依据所需拉曼增益谱的中心波长而定。对 于石英光纤,拉曼增益峰的抽运光与信号光频 移约13.2THz(110nm),同时为了得到宽带、 平坦的增益曲线,通常也需采用多波长抽运。 为了使系统更简化,也希望实现一台抽运源能 提供多波长的高功率抽运,同时要求输出波长 稳定。为了抑制受激布里渊散射,各个抽运源 的线宽要大于1nm;
这种放大器及其相关产品的研发快速发展,如
Lucent公司利用拉曼放大和EDFA混合放大器 传输1.6Tbit/s(40×40Gbit/s)信号达400km, Alcated 公 司 利 用 拉 曼 放 大 器 获 得 了 32×190Gbit/s信号传输450km无中继;Masuda 等利用多波长抽运和多级放大,在1.55μ m附 近获得132nm透明增益带宽;Suzuki等利用多 波长分布式光纤拉曼放大器将信道间隔为 50GHz、32×10 Gbit/s的DWDM信号传输了 640km。
拉曼光纤放大器

拉曼光纤放⼤器⼀拉曼光纤放⼤器1.拉曼光纤放⼤器出现的背景随着光纤通信技术的进⼀步发展,通信波段由C带(1528-1562nm)向L带(1570-1610nm)和S带(1485-1520nm)扩展。
由于光纤制造技术的发展,可消除在1.37µm附近的损耗⾼峰,因此通信波段有望扩展到从1.2µm-1.7µm的宽⼴范围内。
掺铒光纤放⼤器(EDFA)⽆法满⾜这样的波长范围,⽽拉曼光纤放⼤器却正好可以在此处发挥巨⼤作⽤。
另外拉曼放⼤器因其分布式放⼤特点,不仅能够减弱光纤⾮线性的影响,还能够抑制信噪⽐的劣化,具有更⼤的增益带宽、灵活的增益谱区、温度稳定性好以及放⼤器⾃发辐射噪声低等优点。
随着⾼功率⼆极管泵浦激光器和光纤光栅技术的发展,泵浦源问题也得到了较好的解决。
拉曼光纤放⼤器逐渐引起了⼈们的重视,并逐渐在光放⼤器领域占据重要地位,成为光通信领域中的新热点。
2.拉曼光纤放⼤器的⼯作原理受激拉曼散射(SRS)是电磁场与介质相互作⽤的结果。
才能过经典⼒学⾓度解释拉曼散射为:介质分⼦或原⼦在电磁场的策动下做受迫共振,由于介质分⼦具有固有的振荡频率,所以在受迫共振下界将出现频率为策动频率与固有频率的和频和差频振荡,分别对应着反斯v是电磁场的振荡频率,v 是介质分⼦固托克斯分量和斯托克斯分量,如图1所⽰,其中有的振荡频率。
图1 经典拉曼振动谱经典理论⽆法解释反斯托克斯线⽐斯托克斯线的强度弱⼏个数量级且总是先于反斯托克斯线出现的实验结果。
从量⼦⼒学的⾓度能够解释受激拉曼散射。
介质中的分⼦和原⼦在其平衡位置附近振动,将量⼦化的分⼦振动称为声⼦。
⾃发拉曼散射是⼊射光⼦与热声⼦相碰撞的结果。
受激声⼦是在⾃发拉曼散射过程中产⽣的,当⼊射光⼦与这个新添的受激声⼦再次发⽣碰撞时,则再产⽣⼀个斯托克斯光⼦的同时⼜增添⼀个受激声⼦,如此继续下去,便形成⼀个产⽣受激声⼦的雪崩过程。
产⽣受激声⼦过程的关键在于要有⾜够多的⼊射光⼦。
光纤拉曼放大器

现代光纤通信技术
f p 泵浦光的频率
f s 信号光的频率
拉曼放大器的特性
特性: • 在所有类型光纤中都会发生 • 峰值增益频移~13 THz (60-100nm) • 增益具有偏振依赖性,当泵浦光与信号光偏振方向平
行时增益最大,垂直时增益最小为零 • 增益谱很宽(125nm)但并不平坦
Advantages: 理论上可以得到任意波长的增益,前提是需要合适的泵浦 源; 分布或分立放大均能实现; 使用光纤作为放大介质意味着在线放大的可能,可以减少 噪声的积累。
拉曼放大器的特性
放大增益
G
gR po
e ap p
饱和增益
Gs
o
1o
G (1 o )
0:输入信号 功率对泵浦光 功率的比例
o
fp fs
Ps (0) Pp (0)
噪声指数 同EDFA
g R 拉曼增益常数 a p 有效光纤截面积 p 泵浦光的光纤衰减常数
po 输入的泵浦光功率
Ps (0) 信号光的功率
FRA是靠非线性散射实现放大功 能,不需要能级间粒子数反转
光纤拉曼放大器原理简介(2)
•频率为p和s的泵浦光和信号光 通过耦合器输入光纤,当这两束 光在光纤中一起传输时,泵浦光 的能量通过SRS效应转移给信号 光,使信号光得到放大。 •峰值增益频移:~13.2THz •反向泵浦为主,也可同向泵浦 •支撑技术: 14nm的大功率泵 浦激光器,目前以取得实用化
分布式RFA主要作为传输系统中传输光纤损耗的分布 式补偿放大,实现光纤通信系统光信号的透明传输, 主要用于1.3μm和1.5μm光纤通信系统中作为多路信 号和高速超短光脉冲信号传输损耗的补偿放大,亦可 作为光接收机的前置放大器。
光纤拉曼放大器

光纤拉曼放大器的发展在许多非线性光学介质中,高能量(波长较短)的泵浦光散射,将一小部分入射功率转移到另一频率下移的光束,频率下移量由介质的振动模式决定,此过程称为拉曼效应。
量子力学描述为入射光波的一个光子被一个分子散射成为另一个低频光子,同时分子完成振动态之间的跃迁,入射光作为泵浦光产生称为斯托克斯波的频移光。
研究发现,石英光纤具备很宽的受激拉曼散射(SRS)增益谱,并在13THz附近有一较宽的主峰。
假如一个弱信号和一强泵浦光波同时在光纤中传输,并使弱信号波长置于泵浦光的拉曼增益带宽内,弱信号光即可得到放大,这种基于受激拉曼散射机制的光放大器即称为拉曼光纤放大器。
随着通信业务需求的飞速增长,对光纤传输系统的容量和无中继传输距离的要求越来越高。
密集波分复用(DWDM)通信系统的速率和带宽不断提升,以10Gbit/s甚至更高速率为基础的密集波分复用系统必然成为主流的光传输系统。
掺铒光纤放大器(EDFA)由于其增益平坦及噪声等局限性,已经不能完全满足光通信系统发展的要求。
而相对于掺铒光纤放大器,光纤拉曼放大器具有更大的增益带宽、灵活的增益谱区、温度稳定性好以及放大器自发辐射噪声低等优点,光纤拉曼放大器是唯一能在1292~1660nm的光谱上进行放大的器件。
并且,拉曼散射效应在所有类型的光纤上都存在,与各类光纤系统具有良好的兼容性,包括已铺设和新建的各种光纤链路。
光纤拉曼放大器与新型大有效面积传输光纤、高光谱效率调制码型和向前纠错技术被称为现代大容量、长距离光纤传输的四大关键技术。
拉曼光纤放大器的基本原理、特点和类型在许多非线性光学介质中,高能量(波长较短)的泵浦光散射,将一小部分入射功率转移到另一频率下移的光束,频率下移量由介质的振动模式决定,此过程称为拉曼效应。
量子力学描述为入射光波的一个光子被一个分子散射成为另一个低频光子,同时分子完成振动态之间的跃迁,入射光作为泵浦光产生称为斯托克斯波的频移光。
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拉曼光纤激光放大器简介
一、引言
光纤激光放大器根据增益介质的不同可分为两类:一类采用活性介质,如半导体材料和掺稀土元素(Nd,Sm,Ho,Er,Pr,Tm和Yb等)的光纤,利用受激辐射机制实现光的直接放大,如半导体激光放大器(SOA)和掺杂光纤放大器;另一类基于光纤的非线性效应实现光的放大,典型的为拉曼光纤激光放大器和布里渊光纤激光放大器。
目前技术上较为成熟的掺铒光纤放大器(EDFA)取代传统的光-电-光中继方式,实现了一根光纤中多路光信号的同时放大,大大降低了光中继的成本;同时可与传输光纤实现良好的耦合,具有高增益低噪声等优点。
因此成功地应用于波分复用(WDM)光通信系统,极大地增加了光纤中可传输的信息的容量和传输距离。
然而,EDFA尚存在诸多不足制处:首先是对于有效利用单模光纤低损耗区的巨大带宽资源而言,明显存在着工作波段和带宽的局限性。
其次是自发辐射噪声的影响,尤其是当系统级联时,自发辐射噪声的影响会大大降低系统接收机端的信噪比。
另外是EDFA的带宽总是有限的,全波段的EDFA带宽最多也就在80~100nm。
并且EDFA作为一种有源器件对于光网络和系统的建设和维护来说其费用都会非常高。
随着计算机网络及其它新的数据传输业务的迅猛发展,长距离光纤传输系统对通信容量和系统扩展的需求日益膨胀。
如何提高光纤传输系统容量、增加无电再生中继的传输距离,已经成为光纤通信领域研究的热点。
因此,拉曼光纤放大器逐渐引起人们的重视,在2001年的OFC上不乏有关拉曼光纤放大器的报导。
展会上推出关于拉曼光纤放大器的厂商也逐渐多了起来,拉曼光纤激光器也逐渐成为光通信领域中的新的热点。
虽然拉曼光纤激光器距离真正商用化还有一段距离,尤其是在国内,但适时推出拉曼光纤放大器不乏成为公司技术实力的一个象征。
二、发展历史
拉曼光纤放大器的原理是基于光纤中的非线性效应:受激拉曼散射(SRS)。
拉曼现象早在1928年就被Chandrasekhara Raman爵士所发现。
目前对SRS效应的研究已形成一套比较完整的理论体系。
在早期单模光纤中首先测得了石英光纤中的拉曼增益系数,其增益谱的典型特征是具有较宽的带宽,可在很宽的范围内获的拉曼增益。
对于一定的拉曼增益,输出端的拉曼散射光强与泵浦光功率和光纤长度成正比,与光纤芯径成反比。
对于光纤中的拉曼效应进一步研究发现,泵浦光与斯托克斯色散光的偏振方向对拉曼过程影响很大,当使用长光纤时,由于泵浦光与斯托克斯光无法实现同方向偏振方向传输,将使拉曼阈值成倍地上升。
拉曼光纤放大器在观察到SRS效应后不久就有所考虑,在80年代末至90年代直至现在逐渐引起人们的广泛关注。
1972年Stolen等首先在拉曼光纤放大器的实验中发现了拉曼增益,初期的研究主要侧重于研制拉曼光纤激光器。
80年代在光纤通信应用的推动下开始研究拉曼光纤放大器。
1981年Tkeda采用1.017μm的泵浦光放大1.064μm的信号光,经1.3km 单模光纤放大获得了30dB小信号增益。
1983年Desurvire等用2.4km的单模光纤放大1.24μm的光信号,获得45dB的小信号增益。
1986年Olsson用拉曼光纤放大器作为光纤通信系统接收机的前置放大器。
1987年Edagawa研究了拉曼光纤放大器的宽带多信道放大特性。
1989年Mollenauer采用41.7km的光纤环和1.46μm的色心激光器泵源,利用拉曼增益放大脉宽55ps、波长1.56μm的孤子脉冲稳定传输了6000km。
1995年Grubb等实现了4×10G/s WDM多通道放大。
1996年Stentz等研制成1.3μm拉曼光纤放大器。
1997年Masuda等研制成EDFA与拉曼光纤放大器混和结构的宽带放大器。
1999年拉曼光纤放大器成功的应用于DWDM系统,Bell实验室演示了拉曼放大结合EDFA的1.6Tbit/s 400km的传输系统。
拉曼光纤放大器其固有的全波段可放大特性和可利用传输光纤做在线放大的优点使其进一步收到广泛关注,今后会逐渐在光放大器家族占据重要地位!
三、拉曼光纤放大器的基本原理、特点和应用
在许多非线性光学介质中,高能量(波长较短)的泵浦光散射,将一小部分入射功率转移到另一频率下移的光束,频率下移量由介质的振动模式决定,此过程称为拉曼效应。
量子力学描述为入射光波的一个光子被一个分子散射成为另一个低频光子,同时分子完成振动态之间的跃迁,入射光作为泵浦光产生称为斯托克斯波的频移光。
研究发现,石英光纤具有很宽的受激拉曼散射(SRS)增益谱,并在13THz附近有一较宽的主峰。
如果一个弱信号与一强泵浦光波同时在光纤中传输,并使弱信号波长置于泵浦光的拉曼增益带宽内,弱信号光即可得到放大,这种基于受激拉曼散射机制的光放大器即称为拉曼光纤放大器。
拉曼光纤放大器有三个突出的特点:a、其增益波长由泵浦光波长决定,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;b、其增益介质为传输光纤本身;c、噪声系数低。
特点a使拉曼光纤放大器可以放大EDFA所不能放大的波段,使用多个泵源还可得到比EDFA宽得多的增益带宽(后者由于能级跃迁机制所限,增益带宽只有80nm),因此,对于开发光纤的整个低损耗区1270nm-1670nm具有无可替代的作用。
特点b使拉曼光纤放大器可以对光信号进行在线放大,构成分布式放大,实现长距离的无中继传输和远程泵浦,尤其适用于海底光缆通信等不方便设立中继器的场合。
而且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。
特点c使其与常规EDFA混合使用时可大大降低系统的噪声指数,增加传输跨距。
拉曼光纤放大器有两种类型:一种为集总式拉曼放大器。
所用的光纤增益介质比较短,一般在几公里,泵浦功率要求很高,一般在几到十几瓦特,可产生40dB以上的高增益,象EDFA 一样用来对信号光进行集中放大,主要作为高增益、高功率放大,可放大EDFA所无法放大的波段。
在2000年的欧洲光通信会议上,斯坦福大学的研究人员报道了他们进行的集总式拉曼放大实验的结果,用十种不同的光纤分别做增益放大介质比较得出,色散补偿型光纤是得到高质量集总式拉曼光纤放大器的最佳选择。
这预示我们可以在进行系统色散补偿的同时对信号进行高增益、低噪声的放大,而且互相不影响。
另一种为分步式拉曼放大器。
所用的光纤比较长,一般为几十公里,泵源功率可降低到几百毫瓦,主要辅助EDFA用于DWDM 通信系统性能的提高,抑制非线性效应,提高信噪比。
在DWDM系统中,传输容量,尤其复用波长数目的增加,使光纤中传输的光功率越来越大,引起的非线性效应也越来越强,容易产生信道串扰,使信号失真。
采用分布式拉曼光纤放大辅助传输可大大降低信号的入射功率,同时保持适当的光信号信噪比(OSNR)。
这种分布式拉曼放大技术由于系统传输容量提升的需要而得到快速的发展。
四、拉曼光纤放大器的实现方式
拉曼光纤放大器的实现首先是由于其瓦级泵浦源-拉曼光纤激光器的实现。
SDL可大量提供这种产品。
在2001年OFC的展会上很多厂商都宣称能够提供此种产品。
泵浦源实现的一种方案是利用廉价的多模泵浦激光器泵浦特殊的大孔径双包层掺Yb光纤可以产生1000nm 的光,然后再根据Stokes效应去泵浦下一级单模光纤,单模光纤的两端刻有布拉格光栅形成谐振腔,经几级变换最终将输出波长变换到1450nm附近。
输出功率可以高达1W以上。
这种技术的好处首先是可以实现很大的输出功率,其次是通过改变构成单模光纤激光器谐振腔的光纤光栅输出波长可以范围很广,最终得到的拉曼光纤激光器即可放大不同波长范围的光信号。
Lucent所提供的拉曼光纤放大器即是此种构造。
实现泵浦激光器的第二种手段是将多个泵浦激光器的波长直接用复用器复用在一起。
这种方法需要利用光纤光栅来稳定单个激光器的波长。
这种技术的好处一是由于复用多个波长而提供了一个很宽的增益谱,二是可以通过调整单个激光器的功率方便调整增益斜率。
在OFC2001年的展会上有厂家可提供此类激光器,输出的功率一般在几百mW左右。
五、结论
拉曼光纤放大器结合EDFA等稀土掺杂光纤放大器必将成为未来宽带、高速、长距离光通信传输实现光放大的理想方案!。