11第六章1拉曼光纤放大器

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。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SiteASiteBPostOA功率放大器线路放大器前置放大器MUXDeMUXEDFA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。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)PropertiesofRamanScatteringinFibers特性：•在所有类型光纤中都会发生•峰值增益频移~13THz(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RamanAmplifiers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Ultraflatamplifier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）光纤放大器比较Raman+EDFA光放大器增益曲线