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  • 什么是拉曼光纤放大器?

    作者:佚名 来源:网络文档 时间:2019-04-08 09:57 阅读:3651 [投稿]
    拉曼光纤放大器是利用强激光在光纤中传输时的三阶非线性效应—受激拉曼散射效应(SRS:Stimulated Raman Scattering)来工作的。

    拉曼光纤放大器(Raman Fiber Amplifier, RFA),是利用强激光在光纤中传输时的三阶非线性效应—受激拉曼散射效应(SRS:Stimulated Raman Scattering)来工作的。

    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泵浦光的拉曼增益带宽内,则强泵浦光的能量通过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。

    拉曼光纤放大器的分类

    RFA主要分为两类:分立式(或集中式)RFA和分布式RFA。它们各有特点,并适合于不同的应用领域。

    分立式RFA采用的放大介质通常是色散补偿光纤(DCF)或高非线性光纤。所用的增益光纤相对比较短,一般是几公里。由于分布放大效率较低的原因,要产生很高的增益,就要求泵浦的功率比较高,成本相应增加

    分布式RFA则是利用了普通单模光纤作为增益介质。所用的增益光纤很长,一般是几十公里,泵浦的功率可以降低到几百毫瓦,主要是和EDFA配合使用,提高系统的性能。

    拉曼光纤放大器的优点

    RFA是超宽带光纤放大器:普通光纤的低损耗区间是1270 nm~1670 nm,EDFA只能工作在1525 nm~1625 nm范围内,而RFA可以全波长放大。可以利用多个泵浦,适当的选择泵浦的波长和功率可以实现较宽的平坦增益谱。

    RFA增益介质是传输光纤本身。光纤拉曼放大器不像EDFA那样需要用特殊掺杂光纤作为放大介质,它的放大介质就是传输光纤本身。毫无疑问,这样很大程度上降低了成本。

    噪声指数低:同EDFA二者配合使用,可以降低系统噪声系数,这样可以增加无中继距离。。

    可以实现分布式放大:实现长距离传输和远程泵谱,特别适合海底,沙漠光缆通信等不方便设立中继器的场合。另外,因为放大器是沿光纤分布而不是集中作用,所以光纤各处的信号功率都比较小,可以降低非线性效应尤其是四波混频效应。

    拉曼光纤放大器的缺点

    增益不高:一般RFA的增益都小于15 dB

    增益具有偏正相关性:RFA的增益与光的偏振态有密切的关系

    泵浦效率较低:一般只有10%~20%左右。

    拉曼光纤放大器的应用

    提升系统容量: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。开辟新的传输窗口是增加信道复用数的途径,RFA的全波段放大正好满足要求。

    拓展频谱利用率和提高传输系统速率。RFA的全波段放大特性使得它可以工作在光纤整个低损耗区,极大地拓展了频谱利用率,提高了传输系统速率。

    增加无中继传输举例。无中继传输距离主要是由光传输系统信噪比决定的,分布式RFA的等效噪声指数极低(-2 dB~0 dB),比EDFA的噪声指数低4.5 dB。

    补偿DCF的损耗。DCF的损耗系数远比单模光纤和非零色散位移光纤大,比拉曼增益系数也大。采用DCF与RFA相结合的方式,既可以进行色散和损耗的补偿,同时还可以提高信噪比。

    通信系统升级。在接收机性能不变的前提下,如果增加系统的传输速率,要保证接收端的误码率不变,就必须增加接收端的信噪比。采用与前置放大器相结合的RFA来提高信噪比,是实现系统升级的方法之一。

    RFA由于具有全波段放大、低噪声、可以抑制非线性效应和能进行色散补偿等优点,近年引起人们广泛关注,现已逐步走向商用。RFA主要用做分布式放大器,辅助EDFA进行信号放大,也可以单独使用,放大EDFA不能放大的波段,同时克服了EDFA级联噪声大及放大带宽有限等缺点。目前RFA在长距离骨干网和海底光缆中传输的地位已得到承认;在城域网中,RFA也有其利用价值。通信波段扩展和密集波分复用技术的运用,给RFA带来了广阔的应用前景。RFA的这一系列优点,使它有可能成为下一代光放大器的主流。

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