分布式拉曼放大器原理及应用比较

EDFA只能工作在1530～1564nm之间的C波段，而光纤拉曼放大器则可以工作在光纤的所有工作窗口。因为光纤拉曼放大器的增益频谱只由泵浦波长决定，而与掺杂物的能级电平无关，所以只要泵浦波长适当，就可以在任意波长获得信号光的增益。正是由于光纤拉曼放大器在光纤全波段放大的这一特性，以及可利用传输光纤作在线放大实现光路的无损耗传输的优点，自1999年在DWDM系统上获得成功应用以来，就立刻再次受到人们的关注。如果用色散补偿光纤作放大介质构成拉曼放大器，那么光传输路径的色散补偿和损耗补偿可以同时实现。光纤拉曼放大器已成功地应用于DWDM系统和无中继海底光缆系统中。

与EDFA利用掺铒光纤作为它的增益介质不同，分布式光纤拉曼放大器利用系统中的传输光纤作为它的增益介质。研究发现，石英光纤具有很宽的受激拉曼散射增益谱。光纤拉曼放大器基于非线性光学效应的原理，利用强泵浦光束通过光纤传输时产生受激拉曼散射，使组成光纤的石英晶格振动和泵浦光之间发生相互作用，产生比泵浦光波长还长的散射光（ω_p-ω_s）（斯托克斯光），如图6-13b所示。该散射光与波长相同的信号光（ω_p-ω_s）重叠，从而使弱信号光放大，获得拉曼增益。就石英玻璃而言，泵浦光波长与待放大信号光波长之间的频率差大约为13THz，在1.5μm波段，它相当于约100nm的波长差，即有100nm的增益带宽。

采用拉曼放大时，放大波段只依赖于泵浦光的波长，没有像ED-FA那样的放大波段的限制。从原理上讲，只要采用合适的泵浦光波长，就完全可以对任意输入光进行放大。

分布式光纤拉曼放大器采用强泵浦光对传输光纤进行泵浦，可以采用前向泵浦，也可以采用后向泵浦。图6-13a表示采用前向泵浦的分布式光纤拉曼放大器的构成。因后向泵浦减小了泵浦光和信号光相互作用的长度，从而也就减小了泵浦噪声对信号光的影响，所以通常采用后向泵浦，如图6-14a所示。

图6-13 分布式光纤拉曼放大器(www.xing528.com)

a）构成图 b）工作原理图解强泵浦光经光纤传输时产生受激拉曼散射使泵浦光的能量转移到信号光上

为了使增益曲线平坦，可以改变泵浦光的波长，或者采用多个不同波长的泵浦光。图6-14b为用5个波长的光泵浦的增益曲线，由图可见，其合成的增益曲线要平坦得多。

图6-14 为获得平坦的光增益采用多个波长泵浦

a）后向泵浦分布式拉曼放大器 b）用5个波长的光泵浦时的增益曲线