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拉曼光纤放大器
阅读:583时间:2019-01-08 14:03:29

    拉曼光纤放大器(Raman Fiber Amplifier, RFA)
    掺铒光纤放大器(EDFA)的出现及商品化是通信史上的一个里程碑。它取代传统的光-电-光中继方式,实现了一根光纤中多路光信号的同时放大,成功应用于波分复用(WDM)光通信系统,极大增加了光纤中可传输的信息容量和输距离。

概念

   掺铒光纤放大器(EDFA)的出现及商品化是通信史上的一个里程碑。它取代传统的光-电-光中继方式,实现了一根光纤中多路光信号的同时放大,成功应用于波分复用(WDM)光通信系统,极大增加了光纤中可传输的信息容量和输距离。
   但随着计算机网络及其他新的数据传输业务的迅猛发展,EDFA工作波段和带宽的局限性越来越明显,已不能满足未来宽带网络的需求。在这种情况下,拉曼光纤放大器可放大任意波长的特点受到了广泛的关注。
   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?#31995;?#20809;纤硅材料的振荡模中,然后又?#36234;?#38271;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。

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?#21592;?#36739;短,一般是几公里。由于分布放大效?#24335;系?#30340;原因,要产生很高的增益,就要求泵浦的功?#26102;?#36739;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?#36234;?#20302;到几百毫瓦,主要是和EDFA配合使用,提高系统的?#38405;堋?/FONT>

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?#27573;?#20869;,而RFA可以全波长放大。可以利用多个泵浦,?#23454;?#30340;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?#36234;?#20302;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?#36234;?#20302;非线性效应尤其是四波混频效应。

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?#20013;式系停?#19968;般只有10%~20%左右。

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?#36234;?#34892;色散和损耗的补偿,同时还可以提高信噪?#21462;?BR>   通信系统升级。在接收机?#38405;?#19981;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?#21462;?#37319;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?#31181;品?#32447;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?#38454;?#21521;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?#35835;?#22122;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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