拉曼光放大器

《拉曼光放大器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、波分复用系统中的拉曼放大设计指南Extractfrom:www.virtualphotonics.comTranslateby:Allan定义光纤拉曼放大器基于光学中的非线性效应——受激拉曼散射（SRS），当适当波长的泵浦光以一定功率进入光纤后，光纤中信号将被放大。综述本指南将给出复杂的波分复用（WDM）系统中使用拉曼放大技术的介绍。首先将介绍传统的波分复用系统，由此预测今后可能会出现的问题，介绍拉曼放大器能够起到的作用。然后，将讨论有关SRS中的一些现象和一个中继器的设计。最后，将以几个具体的系统的例子来示范拉曼放大技术的

2、典型应用。1.传统的WDM系统一个典型的点-点的WDM系统结构中包含以下大部分要素：l若干光发射机l一个光复用器l传输用光线，如标准的单模光纤（SSMF）l光放大器，通常为EDFAsl色散补偿设备，如色散补偿光纤（DCF）或,啁啾布拉格光纤光栅（FGBs）l一个光解复用器l若干光接收器Figure1示意了一个这样的WDM系统。Figure1.典型的WDM传输连接由INTERNET所带动的日益增加的服务需求给WDM系统的设计提出新的挑战。采用普通设计的系统将很快达到极限，新技术的采用越来越重要。另外，为实现应用导向的商业发展提

3、出的需求目标，未来的系统必须具有较现在系统更高的标准，如：13·通过增加信道传输率和信道数量来提高整个系统的数据传输能力·更长的无中继传输距离，以节省系统在EDFAs上的开销·减少信号失真，使信号能在更长的全光连接中传输有一些新的设计使我们更加接近这些标准，包括以下：·新的传输窗口的开辟·新型的光放大器，能覆盖极宽的带宽范围从而增大系统的传输能力·双向WDM能够抑制光纤中的非线性线效应所有这些技术都会使用大量的模拟工具来模拟其中发生的物理现象和众多光学设备间的相互影响，从而得到对系统性能的总的影响。2.拉曼放大器所能提供的帮

4、助拉曼效应在光纤中建设性的应用刚刚兴起。拉曼放大器利用硅光纤中的内在属性来进行信号的放大。这就意味着光纤本身将成为放大器的一部分，因而在光纤内部将同时进行着光信号的放大和衰减。以此原理工作的拉曼放大器通常称为分布式拉曼放大器（DRA,DistributedRamanAmplifier）。DRAs的光学原理是SRS。当足够强的短波长泵浦光以一定强度与信号光同时进入光纤后，信号在光纤中被放大。拉曼增益强度与泵浦光强和泵浦光与信号光的频率差有很大的关系。泵浦光子的能量产生了一个与信号光同频的光子和一个声子（vibrationene

5、rgy），如Figure2.所示：Figure2.SRS中的能级由于振动态（vibrationalstates）与基态（groundstate）间的宽度很大，也就提供了多种增益的可能。这可由Figure2.中的阴影区域看出。通常情况下，在泵浦光与信号光的波长相差100nm以内，拉曼增益与该差值基本呈线性关系。随后随该差值快速减小。可用的增益带宽约为48nm。Figure3.典型的拉曼增益曲线Vs.波长差13增益带宽的位置可以方便的通过调节泵浦波长来改变。因而拉曼放大器的放大能力可以覆盖整个光纤的通讯波长。它只依赖于特定波长的

6、大功率泵浦光源。它的缺点是为得到理想的增益系数，它需要高功率的泵浦光。这同时提供了一个新的应用。利用拉曼放大部分的补偿光纤衰减来延长EDFA间的中继距离。拉曼泵浦光可以在EDFA处方便的加入。由于减少了EDFA的使用量，从而节省了开销，同时也降低了需要维护的EDFA点的数量。拉曼放大的另外一个应用是hybridEDFA/Raman放大器，特点是在一个很宽的带宽范围内提供平坦的增益。中继器中可以将EDFA中的非平坦增益用更加灵活的拉曼增益来进行补偿。这里可以使用多波长泵扑来“塑造”拉曼增益曲线使得刚好达到这个效果。同时，拉曼放

7、大器本身可以用作放大器用于放大EDFA无法放大的区域。在宽频WDM中，一些频带使用常规的EDFA结构进行放大，而另一些利用拉曼效应和适当的泵浦波长。通过拉曼放大对现有的系统增加通讯窗口来升级也是一个很有吸引力的应用。3.EDFAsVs.拉曼放大器与EDFA相比，拉曼放大器具有很多优点，包括以下：·低噪声·设计简单，因为信号的放大在光纤内进行，不需要额外的传输介质·灵活的信号频率安排，由于拉曼增益依赖于泵浦波长，而不是介质中的波长敏感物质，如掺铒光纤光纤中的掺杂物的辐射交叉区（emissioncross-sectionofdo

8、pant）。·仔细设计的多波长泵浦可以提供很宽的增益区。13尽管拉曼放大器由很多优点，它同时也会产生些不好的效应。例如，不仅仅是泵浦光，有些WDM信道都会给其它的信道提供能量进行放大。。会导致信道间的串音而降低信号质量。这个现象在单向和双向WDM传输中都存在。因而为了更加准确的分析一个WD