光纤通信第五章3用.ppt

（3）EDFA在光缆有线电视传输系统（HFC系统）中的应用 （4）RFA+EDFA混合放大 5.5.4 喇曼光纤放大器 拉曼光纤放大器(RFA，Raman Fiber Amplifier)的放大范围更宽、噪声指数更低，是实现高速率、大容量、长距离光纤传输的关键器件之一。 工作原理是受激喇曼散射效应 分布式光放大器 噪声低，适合超长传输系统 工作波长和带宽由泵浦波长决定 采用多波长泵浦可实现宽带光放大器 采用偏振复用泵浦可消除偏振敏感性 需要的泵浦功率高 反向泵浦喇曼放大器的一种结构，泵浦光来自包层泵浦的光纤激光器 反向泵浦喇曼放大器 1工作原理和性能参数 受激喇曼散射（SRS）是三阶非线性光学效应，是由光纤物质中原子振动参与的光散射现象 。 晶体中原子的振动形成晶体中的格波，格波的能量是量子化的，对频率为ν的格波，它的每份能量是hν，被称为一个声子。受激喇曼散射是光学支声子参与的光散射。 喇曼散射的基本过程 ： Stokes过程： 下频移 反Stokes过程： 上频移 。Stokes过程是主要的。 喇曼增益谱宽，峰值位置在频移13THz处 RFA的放大原理示意图 受激喇曼散射 gR ≈ 7 *10-14 m/W 2喇曼光纤放大器增益的表示方法 信号净增益: 指RFA的泵浦源打开时的输出信号光光功率与输入信号光光功率的比值 开关增益: 喇曼开关增益指RFA的泵浦源打开时输出的信号功率P2与关闭时对应的输出信号光功率p1的比值 3.喇曼光纤放大器噪声的表示方法 分布式喇曼放大器的等效噪声系数指的是将分布式喇曼放大器（包括传输光纤在内）等效成为传统的传输光纤＋分立式放大器结果，等效指的是输出端具有相同的OSNR的分立放大器所应具有的噪声系数。可见喇曼放大器的等效噪声系数反映的是分布式喇曼放大器比起传统的传输光纤＋分立式放大器在噪声特性方面的优劣。 设计宽带RAMAN放大器不仅要考虑信号和泵浦之间的受激喇曼散射，还要考虑 信号和信号之间的受激喇曼散射 泵浦和泵浦之间的受激喇曼散射 双径后向瑞利散射 4.多波长泵浦时的组合增益谱 （OFC2001） 5．RFA的应用 （1）独立喇曼宽带放大器 （2）RFA+EDFA混合放大器 1 2 3 2）Raman+EDFA 增益平坦，噪声性能佳 6.拉曼光纤放大器的发展现状 目前，光纤拉曼放大器主要在以下几方面得到了发展。 (1)新型泵浦结构的分布式光纤拉曼放大器。传统的分布式光纤拉曼放大器部采用后向泵浦方式，目前，采用双向泵浦结构及合理的泵浦波长的选择，在1528--1605nm范围内可以同时实现增益与噪声指数的平坦化。 (2)用于光纤拉曼放大器的材料和器件方面。输出功率在350mW 以上的泵浦激光器已经商用，同时带有布拉格光纤光栅稳频器；制约集中式光纤拉曼放大器研究进展的增益介质也取得了突破，最近出现了一种采用光子晶体光纤技术研制的高非线性光纤，它弥补了通常色散补偿光纤拉曼增益系数小的问题。 从技术前景来看，光纤拉曼放大器是其它类型光放大器无法替代的，也是使现有传输系统由低速率升级40Gbit/S所必需的关键器件，是目前唯一能实现l290--1660nm光谱放大器件；是超大容量、超长距离光传输系统的关键技术。 从市场上看，虽然拉曼光纤放大器研究很热，也有一些应用，但在功率、效率方面的原因，他的应用现在还没有达到取代市场上的EDFA，只是起到协助EDFA的工作。 拉曼光纤放大器的设计研究主要集中在其结构的实验设计，包括光纤的研制、泵浦源的选择和泵浦方式的选择。拉曼光纤放大器需要的是特种光纤，通过对光纤的加工，使得光纤具有高的拉曼增益系数，较低的损耗的性能，有利于提高泵浦功率阈值，提高效率。 5.5.5半导体光放大器 半导体光放大器(SOA：semiconductor optical amplifier)是利用半导体材料的受激辐射放大原理，实现相干光放大的器件。SOA 的特点是具有很大的增益带宽(1300--1600nn)和比较好的增益平坦性，它在1515--1575nm范围内的增益平坦度小于5dB。另外，低价格也是SOA的主要潜在优点。 SOA 在非线性区有增益串扰问题，如果SOA工作在非线性区(如饱和态)，则快速的增益动态变化将会引起多信道之间的串扰，解决的办法是让SOA工作在线性区，提高饱和输出功率；使用一个内置的激光器结构作增益箝制。通过改变SOA的偏置电流，既可以吸收也可以放大，而且高达50dB的消光比及快速的响应时间(ns量级)，从