光纖通信系統(tǒng)課件：11第六章（1）拉曼光纖放大器

1、第六章 光放大與色散補(bǔ)償技術(shù)EDFA的三種泵浦方式前向泵浦：增益性能較好。后向泵浦：噪聲性能稍好一些。雙向泵浦：增益性能和噪聲性能都比較理想。2022/7/272光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)EDFA的優(yōu)點(diǎn) 工作波長(zhǎng)與光纖最小損耗窗口一致 能量轉(zhuǎn)換效率高、耦合效率高 能同時(shí)放大多個(gè)波長(zhǎng)，與信號(hào)的比特率無(wú)關(guān) 高增益、低噪聲、寬帶寬、與偏振無(wú)關(guān) 可實(shí)現(xiàn)透明傳輸2022/7/273光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)EDFA的不足 波長(zhǎng)固定； 增益帶寬不平坦； 產(chǎn)生ASE噪聲。2022/7/274光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)EDFA的應(yīng)用方式Site ASite BPost OA功率放大器線路放大器前置放大器MUXDeM

2、UX2022/7/275光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)EDFA的應(yīng)用領(lǐng)域 數(shù)字通信系統(tǒng) CATV系統(tǒng) 密集波分復(fù)用系統(tǒng) 光孤子通信2022/7/276光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)光纖拉曼放大器FRA拉曼現(xiàn)象在1928年被發(fā)現(xiàn)。90年代早期，EDFA取代它成為焦點(diǎn)，F(xiàn)RA受到冷遇。隨著光纖通信網(wǎng)容量的增加，對(duì)放大器提出新的要求，傳統(tǒng)的EDFA已很難滿(mǎn)足，F(xiàn)RA再次成為研究的熱點(diǎn)。特別是高功率二極管泵浦激光器的迅猛發(fā)展，又為FRA的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。人們對(duì)FRA的興趣來(lái)源于這種放大器可以提供整個(gè)波長(zhǎng)波段的放大。通過(guò)適當(dāng)改變泵浦激光波長(zhǎng)，就可以達(dá)到在任意波段進(jìn)行寬帶光放大，甚至可在12701670nm整個(gè)

3、波段內(nèi)提供放大。2022/7/277光纖通信系統(tǒng)光纖拉曼放大器光纖(a)無(wú)泵激光的1550nm傳輸光功率(dB)波長(zhǎng)1550nm波長(zhǎng)光功率(dB)1550nm1450nm光纖(b)有泵激光的1550nm傳輸1550nm經(jīng)光纖傳輸衰減的光1450nm1550nm如果一個(gè)弱信號(hào)和一個(gè)強(qiáng)泵浦光同時(shí)在光纖中傳輸，并使弱信號(hào)波長(zhǎng)置于泵浦光的拉曼增益帶寬內(nèi)，則弱信號(hào)即可被放大。這種基于SRS機(jī)制的光放大器稱(chēng)為光纖拉曼放大器FRA。2022/7/278光纖通信系統(tǒng)2022/7/279光纖通信系統(tǒng)FRA原理簡(jiǎn)介：物理機(jī)制：A.光纖拉曼散射效應(yīng)（SRS)一個(gè)入射光子（pump)的湮滅，產(chǎn)生一個(gè)下移stokes頻

4、率的光子和另一個(gè)具有相當(dāng)能量和動(dòng)量的光學(xué)光子B.與pump光子相差stokes頻率的信號(hào)光子，經(jīng)受激散射過(guò)程被放大FRA是靠非線性散射實(shí)現(xiàn)放大功能，不需要能級(jí)間粒子數(shù)反轉(zhuǎn)光纖拉曼放大器原理簡(jiǎn)介(1)2022/7/2710光纖通信系統(tǒng)頻率為p和s的泵浦光和信號(hào)光通過(guò)耦合器輸入光纖，當(dāng)這兩束光在光纖中一起傳輸時(shí)，泵浦光的能量通過(guò)SRS效應(yīng)轉(zhuǎn)移給信號(hào)光，使信號(hào)光得到放大。峰值增益頻移：13.2THz反向泵浦為主，也可同向泵浦支撐技術(shù): 14nm的大功率泵浦激光器，目前已取得實(shí)用化光纖拉曼放大器原理簡(jiǎn)介(2)2022/7/2711光纖通信系統(tǒng)Properties of Raman Scattering

5、 in Fibers特性： 在所有類(lèi)型光纖中都會(huì)發(fā)生 峰值增益頻移13 THz (60-100nm) 增益具有偏振依賴(lài)性，當(dāng)泵浦光與信號(hào)光偏振方向平行時(shí) 增益最大，垂直時(shí)增益最小為零 增益譜很寬(125nm)但并不平坦2022/7/2712光纖通信系統(tǒng)Raman Amplifiers分布放大分立放大2022/7/2713光纖通信系統(tǒng)機(jī)制：拉曼增益與泵浦波長(zhǎng)相關(guān)方法：多波長(zhǎng)泵浦增益：各個(gè)泵浦波長(zhǎng)拉曼增益譜的加權(quán)和（以dB為單位）光纖拉曼放大器寬帶放大原理2022/7/2714光纖通信系統(tǒng)Ultraflat amplifier2022/7/2715光纖通信系統(tǒng)光纖拉曼放大器的泵浦要求高能量輸出。消偏輸出和偏振混合輸出。（拉曼散射增益具有偏振依賴(lài)性）泵浦波長(zhǎng)至關(guān)重要。信號(hào)光在1300nm波段時(shí)，最佳泵浦波長(zhǎng)約在12201240nm，而在1550nm波段時(shí)，最佳泵浦波長(zhǎng)約在14401460nm左右處。高功率雙包層拉曼光纖激光器是最佳的泵浦源。2022/7/2716光纖通信系統(tǒng)光纖拉曼放大器特性Advantages:理論上可以得到任意波長(zhǎng)的增益，前提是需要合適的泵浦源；分布或分立放大均能實(shí)現(xiàn)；使用光纖作為放大介質(zhì)意味著在線放大的可能，可以減少噪聲的積累。Disadvantag