第六章()拉曼光纤放大器9.pptVIP

《光纤通信系统》 第六章 光放大与色散补偿技术 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。 光纤拉曼放大器 Properties of Raman Scattering in Fibers Raman Amplifiers 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。 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） *光纤通信系统 * * 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。 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 EDFA的不足 波长固定； 增益带宽不平坦； 产生ASE噪声。 EDFA的应用方式 Site A Site B Post OA 功率放大器 线路放大器 前置放大器 MUX DeMUX 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 光纤 (a)无泵激光的1550nm传输 光功率(dB) 波长 1550nm 波长 光功率(dB) 1550nm 1450nm 光纤 (b)有泵激光的1550nm传输 1550nm 经光纤传输衰减的光 1450nm 1550nm 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。 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 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 光纤拉曼放大器原理简介(1) 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: 14??nm的大功率泵浦激光器，目前已取得实用化 光纤拉曼放大器原理简介(2) 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 分布放大 分立放大 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） 光纤拉曼放大器－宽带放大原理 Ultraflat amplifier *光纤通信系统