光纤拉曼放大技术教学课件

光纤拉曼放大技术拉曼放大原理光纤拉曼放大器高功率双包层光纤激光器离◆四.级联拉曼光纤激光器五.光纤拉曼技术在WDM系统中的应用◆六.结束语拉曼放大原理◆受激拉曼散射是一种非线性效应,它将部分入射光功率转移到频率比其低的斯托克斯波上,如果一个弱信号波离强抽运光波同时在光纤中传输,并使弱信号波长置于抽运光的拉曼增益带宽内弱信号光即可以得到放大。这种基于受激拉曼散射机制的光放大器就称为光纤拉曼放大器(FRA)光纤拉曼放大器◆光纤放大器不但可对光信号直接放大,同时还有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能,是新一代光纤通讯系统中的关键器件。因为它不仅解决了衰减对光网络传输速率与距离的限制,更重要的是它开创Onm频段的波分复用,从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用(WDM)、密集波分复用(DWDM)、全光传输、光孤子传输等成为现实,可以说是光纤通信发展史上个划时代的里程碑。目前广泛使用的光纤放大器主要是掺铒光纤激光器(EDFA)。目前EDFA的技术开发和商品化最为成熟。◆但由于EDFA受激放大机制的限制,仅能在铒荧光线宽范围内得到增益,C波段增益带宽只有40nm仅覆盖石英单模光纤低损耗窗口的一部离分,制约了光纤固有能够容纳的波长信道数而基于受激拉曼散射效应的光纤拉曼放大器由于独特的增益机理,非常适用于用作宽带放大器,可在1200~1600nm光谱范围内进行放大近几年来成为人们研究的热点,并且已经有实用化的光纤拉曼放大器投入市场。光纤拉曼放大器有许多优◆(1)增益介质为普通传输光纤,与光纤系统具有良好的兼容性,可以在原有光纤基础上直接扩容,减少投资◆(2)增益波长由抽运光波长决定,不受其它因素限制,理论上只要抽运源的波长适当,就可以放大任意波长的信号光,而且可以多波长抽运货运EDFA结合,得到宽带平坦增益放大◆(3)利用光纤作为增益介质,可通过增加长度降低对输入信号功率的要求,能获得的增益高、窜扰少、噪声指数低、频谱范围宽、温度稳定性好。◆因此它可以扩展到掺铒光纤放大器放大的波段,并可以在1.2~16um光谱范围内进行光放大获得比EDFA宽得多的增益带宽;其次,可制作分立式或分布式FRA。分布式光纤拉曼放大器可以对信号光进行在线放大,增加光放大的传输距离,特别适用于海底光缆通信系统。而且因为放大是沿着光纤分布而不是集中作用,所以输入光纤的光功率可以大为减少,从而非线性效应尤其是四波混频效应大大减弱,这对于大容量DWDM系统是十分适用的◆但光纤拉曼放大器在实际应用中最关键的是获得合适波长的高功率抽运源,这也是以往限制光纤拉曼放大器实现远距离大容量光通讯应用,并走向实用化的主要原因。随着半导体激光器技术、特种光纤技术的发展,特别是随着高功率光纤激光器的研制成功,使光纤拉曼放大器已成为实现超宽大容量远距离光通讯的最佳选择。◆这种放大器及其相关产品的研发快速发展,如Lucent公司利用拉曼放大和EDFA混合放大器传输1.6Tbit/s(40×40Gbit/s)信号达400km,Alcatel公司利用拉曼放大器获得32×190Gbit/s信号传输450km无中继;Masuda等利用多波长抽运和多级放大,在1.55μm附近获得132nm透明增益带宽;Suzuki等利用多波长分布式光纤拉曼放大器将信道间隔为50GHz、32×10Gbit/s的DWDM信号传输了640km。◆我国在“十五