拉曼光纤放大器

掺铒光纤放大器(EDFA)的出现和商业化是通信史上的一个里程碑。

它取代了传统的光电光中继方法,实现了一条光纤中多个光信号的同时放大,并成功应用于波分复用(WDM)光通信系统,大大增加了可传输的信息。

在光纤中。

容量和距离。

但是,随着计算机网络和其他新数据传输服务的快速发展,EDFA工作频段和带宽的局限性越来越明显,不再能够满足未来宽带网络的需求。

在这种情况下,拉曼光纤放大器可以放大任何波长并受到广泛关注。

拉曼光纤放大器(RFA)由强激光在光纤中的三阶非线性效应操作,即受激拉曼散射(SRS)。

如果弱信号光在强光泵浦光的同时在光纤中传输,并且弱信号光的波长在泵浦光的拉曼增益带宽内,则强泵浦光的能量耦合到纤维硅材料通过SRS。

然后以更长的波长发射振荡模式,该波长是信号光的波长,从而放大弱信号光以获得拉曼增益。



RFA主要分为两类:离散(或集中)RFA和分布式RFA。

它们有自己的特点,适用于不同的应用领域。

离散RFA使用的放大介质通常是色散补偿光纤(DCF)或高度非线性光纤。

使用的增益光纤相对较短,通常为几公里。

由于分配放大的效率低,需要高功率,并且泵功率需要相对较高,并且相应地增加了成本。

分布式RFA使用普通的单模光纤作为增益介质。

使用的增益光纤非常长,通常为几十公里,泵浦功率可以降低到几百毫瓦,主要与EDFA结合使用以提高系统性能。



RFA是一种超宽带光纤放大器:普通光纤的低损耗范围为1270 nm~1670 nm,EDFA只能在1525 nm~1625 nm范围内工作,RFA可以完全放大波长。

可以使用多个泵,并且可以使用多种泵浦波长和功率来实现更宽的平坦增益谱。

RFA增益介质是传输光纤本身。

光纤拉曼放大器不需要特殊掺杂光纤作为EDFA等放大介质。

扩增介质是传输光纤本身。

毫无疑问,这大大降低了成本。

低噪声系数:与EDFA配合使用,可以降低系统噪声系数,从而增加非继电器距离。

可实现分布式放大:实现远距离传输和远程泵浦频谱,特别适用于不便于设置海底或沙漠光缆通信等中继器的场合。

另外,由于放大器沿光纤分布而不是集中,光纤周围的信号功率相对较小,可以降低非线性效应,尤其是四波混频效应。



增益不高:一般RFA的增益小于15 dB。

增益具有正相关性:RFA的增益与光的偏振态密切相关。

泵送效率低:一般只有10%~20%。



提高系统容量:当传输速率不变时,可以通过增加信道多路复用的数量来增加系统容量。

开辟新的传输窗口是增加信道多路复用数量的一种方法,而RFA的全频带放大仅满足要求。

扩展频谱利用率,提高传输系统速度。

RFA的全频段放大功能使其能够在光纤的低损耗区域内工作,大大提高了频谱利用率并提高了传输系统的速度。

增加无中继传输的例子。

非中继传输距离主要由光传输系统的信噪比决定。

分布式RFA的等效噪声系数极低(-2 dB~0 dB),比EDFA的噪声系数低4.5 dB。

补偿DCF损失。

DCF的损耗因子远大于单模光纤和非零色散位移光纤,并且拉曼增益系数也很大。

DCF和RFA的组合可以补偿色散和损耗,并且还可以改善信噪比。

通讯系统升级。

在接收机性能不变的前提下,如果系统的传输速率增加,为了确保接收机的误码率不变,必须增加接收机的信噪比。

使用RFA与前置放大器相结合来提高信噪比是实现系统升级的方法之一。

近年来,RFA因其全频带放大,低噪声,抑制非线性效应和色散补偿等优点而得到广泛应用。

RFA主要用作分布式放大器,以辅助EDFA进行信号放大。

它也可以单独用于放大EDFA无法放大的频带,同时克服EDFA级联噪声和有限放大带宽的缺点。

目前,已经认识到远程骨干网和海底电缆中RFA传输的现状;在城域网中,RFA也有其价值。

通信频带扩展和密集波分复用技术的使用为RFA带来了广阔的应用前景。

RFA的这一系列优势使其成为下一代光放大器的主流成为可能。

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