拉曼光纤放大器

FRA是靠非线性散射实现放大功 能，不需要能级间粒子数反转
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光纤拉曼放大器原理简介(2)
•频率为p和s的泵浦光和信号光 通过耦合器输入光纤，当这两束 光在光纤中一起传输时，泵浦光 的能量通过SRS效应转移给信号 光，使信号光得到放大。 •峰值增益频移：～13.2THz •反向泵浦为主，也可同向泵浦 •支撑技术: 14nm的大功率泵 浦激光器，目前已取得实用化
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光纤放大器比较
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Raman+EDFA光放大器增益曲线
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Properties of Raman Scattering in Fibers
特性：
• 在所有类型光纤中都会发生 • 峰值增益频移~13 THz (60-100nm) • 增益具有偏振依赖性，当泵浦光与信号光偏振方向平行时
增益最大，垂直时增益最小为零
• 增益谱很宽(125nm)但并不平坦
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光纤拉曼放大器
光功率(dB)
1550nm 波长
光纤
1550nm
经光纤传输 衰减的光
(a)无泵激光的1550nm传输
1450nm
1550nm 波长
光纤
1450nm 1550nm
(b)有泵激光的1550nm传输
如果一个弱信号和一个强泵浦光 同时在光纤中传输，并使弱信号 波长置于泵浦光的拉曼增益带宽 内，则弱信号即可被放大。这种 基于SRS机制的光放大器称为 光纤拉曼放大器FRA。
第六章 光放大与色散补偿技术
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EDFA的三种泵浦方式
前向泵浦：增益性 能较好。
后向泵浦：噪声性 能稍好一些。
双向泵浦：增益性 能和噪声性能都比 较理想。
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EDFA的优点
➢ 工作波长与光纤最小损耗窗口一致 ➢ 能量转换效率高、耦合效率高 ➢ 能同时放大多个波长，与信号的比特率无关 ➢ 高增益、低噪声、宽带宽、与偏振无关 ➢ 可实现透明传输
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光纤拉曼放大器特性
Advantages:
理论上可以得到任意波长的增益，前提是需要 合适的泵浦源；
分布或分立放大均能实现； 使用光纤作为放大介质意味着在线放大的可能，
可以减少噪声的积累。
Disadvantages:
泵浦功率高（500mW）
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Raman Amplifiers
分布放大
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分立放大
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光纤拉曼放大器－宽带放大原理
机制：拉曼增益与泵浦波长相关 方法：多波长泵浦 增益：各个泵浦波长拉曼增益谱 的加权和（以dB为单位）
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Ultraflat amplifier
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光纤拉曼放大器的泵浦要求
高能量输出。 消偏输出和偏振混合输出。（拉曼散射增益具
有偏振依赖性） 泵浦波长至关重要。信号光在1300nm波段
时，最佳泵浦波长约在1220～1240nm，而 在1550nm波段时，最佳泵浦波长约在 1440～1460nm左右处。高功率双包层拉曼 光纤激光器是最佳的泵浦源。
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EDFA的不足
➢ 波长固定； ➢ 增益带宽不平坦； ➢ 产生ASE噪声。
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EDFA的应用方式
功率放大器
MUX
Site A
线路放大器
前置放大器
Post OA
DeMUX
Site B
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EDFA的应用领域
➢ 数字通信系统 ➢ CATV系统 ➢ 密集波分复用系统 ➢ 光孤子通信
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光纤拉曼放大器FRA
拉曼现象在1928年被发现。 90年代早期，EDFA取代它成为焦点，FRA受到冷遇。 随着光纤通信网容量的增加，对放大器提出新的要求，
传统的EDFA已很难满足，FRA再次成为研究的热点。 特别是高功率二极管泵浦激光器的迅猛发展，又为FRA
的实现奠定了坚实的基础。
人们对FRA的兴趣来源于这种放大器可以提供整个波长 波段的放大。通过适当改变泵浦激光波长，就可以达到 在任意波段进行宽带光放大，甚至可在1270～ 1670nm整个波段内提供放大。
光功率(dB)
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光纤拉曼放大器原理简介(1)
FRA原理简介：
•物理机制：
A.光纤拉曼散射效应（SRS)
一个入射光子（pump)的
湮灭，产生一个下移
stokes频率的光子和另一
个具有相当能量和动量的光
学光子
B.与pump光子相差 stokes频率的信号光子， 经受激散射过程被放大