光纤中拉曼放大现象的实验研究 .pdf

光纤中拉曼放大现象的实验研究

宋领赟

【摘要】上个世纪末，光纤通信以超出常人的想象的步伐在发展。光纤传输媒体

已经成为一个重要的通信网络。长途骨干通信系统中必不可少的是信号在光纤中的

光学变焦是高容量密集波分复用（DWDM）的传送。本文主要工作是研究拉曼放

大的基本原理及特性，采用信号光波长为1555nm，泵浦光波长分别为1445nm；

1455nm；1535nm进行实验，得出光谱图及实验数据，对实验结果进行分析，

从而实现光纤中的拉曼放大。

【期刊名称】《电子制作》

【年(卷),期】2014(000)012

【总页数】2页(P22-22,23)

【关键词】拉曼散射;拉曼放大;拉曼光谱

【作者】宋领赟

【作者单位】绥化学院电气工程学院152061

【正文语种】中文

绥化学院校级项目编号K1102003。

光纤是用光导纤维作为信息传输介质，是非线性光学中的主要传输媒介，当同时向

光纤射入一个信号光和泵浦光（泵浦光的波长小于信号光）时，由于短波泵浦光在

光纤的晶格运动中要消耗一部分功率，泵浦光消耗的功率转换到另一个光束中，这

个光束的频率比泵浦光低即波长长。在这个过程中波长被增长的光称为斯托克斯光。

如果在光纤中输入频率与斯托克斯光相同的光时，就会发现显著的波长转换。拉曼

放大是指当一个波长长的信号光与一个波长短的的泵浦光同时在光纤中传输，并且

当信号光波长在传输介质的拉曼增益带宽内，就会使较弱的信号光得到放大，这是

因为强的泵浦光能量通过受激拉曼散射能转换的弱的光信号中而实现的。例如在光

纤中传输波长是1550nm的信号光，经光纤传输而光功率衰减，如果在输入端

（或输出端）再输入一束强功率的1330nm的泵浦光，则1550nm的信号光的光

功率会在很大程度上得到增加。

利用了光纤中的受激拉曼散射现象对光信号进行放大，也是人们在早期就研究过的

光学放大方法之一,根据这种方法研制而成光纤拉曼放大器。拉曼放大器的频谱范

围很宽，而且是唯一能在1260nm到1700nm的波长范围内进行放大的器件，现

有的掺铒光纤放大器只支持标准的铒窗。RFA最主要的特点是在任何类型的光纤

中都能实现放大，并且成本低廉。RFA可以实现全波段放大是它的一个非常突出

的优点，只要泵浦光比信号光强，任意波长的信号光都能被放大。拉曼散射光纤放

大器的泵浦可采用下列几种方法：（1）同向泵浦，即信号光与泵浦光同步传输；

（2）反向泵浦，即信号光与泵浦光的传输方向相反；（3）双向泵浦，既有与信

号光传输方向相同的泵浦光也有与信号光传输方向相反的泵浦光。如果采用多波长

泵浦的方式，便可以构成宽带放大器，该带宽可超过100nm。这是因为熔融硅光

纤其分子振动能级融合在一起形成能带，进而在较宽频差范围内通过拉曼散射实现

对信号光的放大，而且这种光纤通用耐用、价格低廉。

光纤拉曼放大器具分为集中式和分布式拉曼放大器两种类型，这两种各有其特点。

集总式拉曼放大器放大过程发生在封闭模块中，该模块含有掺铒光纤，其所用的光

纤增益介质比较短，一般在几公里，泵浦功求很高，可产生40dB以上的高增益，

放大EDFA不能放大的波段；分步式拉曼放大器拉曼泵浦位于每级跨距的末端，

采用反向泵浦，所用一般为几十公里的长光纤，泵源功率可降低到几百毫瓦，主要

用于DWDM通信，抑制非线性效应，能提高信噪比，与集中式相比具有更低的

噪声系数，主要和EDFA配合使用，提高系统的整体性能。

3.1装置

本实验采用信号光波长为1555nm，泵浦光波长分别为1445nm；1455nm；

1535nm进行实验。波分复用器的作用是在同一根光纤中同时让两个或两个以上

的光波长信号通过不同光信道各自传输信息，然后通过光谱仪观察实验结果。

实验装置图1-1。

信号光波长：1555nm

泵浦光波长：1445nm；1455nm；1535nm

3.2实验结果及分析

3.2.1实验所得光谱图

（a）无泵浦时的光谱图（图1）

（b）泵浦光为1445nm时的光谱图（图2）

（c）泵浦光为1455nm时的光谱图（图3）