光纤通信系统课件：11第六章（1）拉曼光纤放大器

1、第六章 光放大与色散补偿技术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。2022/7/272光纤通信系统光纤通信系统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2022/7/273光纤通信系统光纤通信系统EDFA的不足 波长固定； 增益带宽不平坦； 产生ASE噪声。2022/7/274光纤通信系统光纤通信系统EDFA的应用方式Site ASite BPost OA功率放大器线路放大器前置放大器MUXDeM

2、UX2022/7/275光纤通信系统光纤通信系统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2022/7/276光纤通信系统光纤通信系统光纤拉曼放大器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12701670nm整个

3、波段内提供放大。2022/7/277光纤通信系统光纤拉曼放大器光纤(a)无泵激光的1550nm传输光功率(dB)波长1550nm波长光功率(dB)1550nm1450nm光纤(b)有泵激光的1550nm传输1550nm经光纤传输衰减的光1450nm1550nm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。2022/7/278光纤通信系统2022/7/279光纤通信系统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

4、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)2022/7/2710光纤通信系统频率为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，目前已取得实用化光纤拉曼放大器原理简介(2)2022/7/2711光纤通信系统Properties of Raman Scattering

5、 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2022/7/2712光纤通信系统Raman Amplifiers分布放大分立放大2022/7/2713光纤通信系统机制：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2022/7/2714光纤通信系统Ultraflat amplifier2022/7/2715光纤通信系统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12201240nm，而在1550nm波段时，最佳泵浦波长约在14401460nm左右处。高功率双包层拉曼光纤激光器是最佳的泵浦源。2022/7/2716光纤通信系统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。Disadvantag