拉曼光纤放大器是利用受激拉曼散射效应,以光纤作为增益介质而实现的全光放大器。它的增益带宽很宽,可达40THz,可用平坦增益范围有20~30nm。从理论上讲,只要有合适功率的高功率泵浦源,它就可以放大任意波长的信号。另外,它具有低噪声、可利用传输光纤作在线放大等优点,成为光放大器家族中重要一员。
光纤拉曼放大器的工作原理是基于光纤中的受激拉曼散射效应。当强激光输入到非线性介质中时,在一定条件下,拉曼散射有激光的性质,不论是斯托克斯光(Stokes)还是反斯托克斯光(anti―stokes)都是相干光。这样,当弱信号光与强泵浦光同时在光纤中传输,且信号光波长在泵浦光的拉曼增益谱内,光能量将会从泵浦光转移到信号光,从而实现光放大。
(1)提高系统容量。传输速率不变的情况下,可通过增加信道复用数来提高系统容量。分布式光纤拉曼放大器的低噪声特性可以减小信道间隔,提高光纤传输的复用程度,从而提高传输容量。
(2)拓展频谱利用率和提高传输系统的速率。光纤拉曼放大器的全波段放大特性,使它可以工作在整个低损耗区,极大地提高了频谱利用率。分布式光纤拉曼放大器是将现有的系统传输速率升级到40Gbit/s的关键器件之一。可填补EDFA无法应用的领域。
(3)增加无中继传输距离。分布式光纤拉曼放大器的等效噪声指数极低,比EDFA的噪声指数低4.5dB,它主要用于长跨距传输。
目前,分布式光纤拉曼放大器进展很快,国外很多长距离、超大容量的密集波分复用光通讯系统(DWDM)所使用的光放大器大多是分布式光纤拉曼放大器,这不仅可以充分利用光纤资源,降低成本,而且可以降低增益介质中的光密度,以便减少由于非线性效应产生的四波混频、信道间串扰所引起的系统性能劣化。但拉曼放大器的增益较低(实际线路中使用时不超过16dB),而EDFA虽然噪声指数上不如拉曼放大器,但小信号增益可以超过30dB,因此将拉曼放大器与EDFA结合起来的混合放大器是一种理想的应用形式。
由980nm泵浦的EDFA进行C波段的放大,由1497nm拉曼泵浦源负责L波段的放大。其增益谱线由于叠加在1535(EDFA产生)、1560(叠加产生)和1600nm(拉曼放大产生)附近出现3个增益峰值,大小为1.5~2dB而在1540和1560附近出现两个0dB左右的谷底。采用GFF后将所有信号增益控制在0dB左右,这样实现了80nm带宽、256×10Gbit/s×11000km的传输。
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