一拉曼光纖放大器

1、一 拉曼光纖放大器1拉曼光纖放大器出現(xiàn)的背景隨著光纖通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，通信波段由C 帶（ 1528-1562nm）向 L 帶（ 1570-1610nm ）和 S 帶（ 1485-1520nm ）擴(kuò)展。由于光纖制造技術(shù)的發(fā)展，可消除在1.37 m附近的損耗高峰，因此通信波段有望擴(kuò)展到從1.2 m-1.7 m的寬廣范圍內(nèi)。摻鉺光纖放大器（EDFA ）無(wú)法滿足這樣的波長(zhǎng)范圍，而拉曼光纖放大器卻正好可以在此處發(fā)揮巨大作用。另外拉曼放大器因其分布式放大特點(diǎn)，不僅能夠減弱光纖非線性的影響，還能夠抑制信噪比的劣化，具有更大的增益帶寬、 靈活的增益譜區(qū)、 溫度穩(wěn)定性好以及放大器自發(fā)輻射噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。隨著高

2、功率二極管泵浦激光器和光纖光柵技術(shù)的發(fā)展，泵浦源問(wèn)題也得到了較好的解決。拉曼光纖放大器逐漸引起了人們的重視，并逐漸在光放大器領(lǐng)域占據(jù)重要地位，成為光通信領(lǐng)域中的新熱點(diǎn)。2拉曼光纖放大器的工作原理受激拉曼散射（SRS）是電磁場(chǎng)與介質(zhì)相互作用的結(jié)果。才能過(guò)經(jīng)典力學(xué)角度解釋拉曼散射為：介質(zhì)分子或原子在電磁場(chǎng)的策動(dòng)下做受迫共振，由于介質(zhì)分子具有固有的振蕩頻率，所以在受迫共振下界將出現(xiàn)頻率為策動(dòng)頻率與固有頻率的和頻和差頻振蕩，分別對(duì)應(yīng)著反斯托克斯分量和斯托克斯分量，如圖1 所示，其中 v0 是電磁場(chǎng)的振蕩頻率，v 是介質(zhì)分子固有的振蕩頻率。圖 1 經(jīng)典拉曼振動(dòng)譜經(jīng)典理論無(wú)法解釋反斯托克斯線比斯托克斯線的

3、強(qiáng)度弱幾個(gè)數(shù)量級(jí)且總是先于反斯托克斯線出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從量子力學(xué)的角度能夠解釋受激拉曼散射。介質(zhì)中的分子和原子在其平衡位置附近振動(dòng)，將量子化的分子振動(dòng)稱為聲子。自發(fā)拉曼散射是入射光子與熱聲子相碰撞的結(jié)果。受激聲子是在自發(fā)拉曼散射過(guò)程中產(chǎn)生的，當(dāng)入射光子與這個(gè)新添的受激聲子再次發(fā)生碰撞時(shí)，則再產(chǎn)生一個(gè)斯托克斯光子的同時(shí)又增添一個(gè)受激聲子，如此繼續(xù)下去， 便形成一個(gè)產(chǎn)生受激聲子的雪崩過(guò)程。產(chǎn)生受激聲子過(guò)程的關(guān)鍵在于要有足夠多的入射光子。由于受激聲子所形成的聲波是相干的， 而其入射光也是相干的，所以受激散射產(chǎn)生的斯托克斯光也是相干的。若果產(chǎn)生斯托克斯光與信號(hào)光狀態(tài)相同， 便實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)光的放大。 如

4、圖 2 所示為量子理論解釋拉曼散射的過(guò)程。圖 2 拉曼散射能級(jí)圖受激拉曼散射是強(qiáng)激光的光電場(chǎng)與原子中的電子激發(fā)、分子中的振動(dòng)或與晶體中的晶格相耦合產(chǎn)生的，具有很強(qiáng)的受激特性，即與激光器中的受激光發(fā)射有類似特性：方向性強(qiáng)，散射強(qiáng)度高。如果弱信號(hào)光與強(qiáng)泵浦光同時(shí)在光纖中傳輸，且信號(hào)光波長(zhǎng)在泵浦光的拉曼增益譜內(nèi)，那么一部分能量就從泵浦光轉(zhuǎn)移到信號(hào)光，實(shí)現(xiàn)信號(hào)光的放大。這種介于受激拉曼散射機(jī)制的光放大器即稱為拉曼光纖放大器。拉曼增益取決于泵浦光功率、泵浦光波長(zhǎng)和信號(hào)光波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)差值。拉曼增益與泵浦光波長(zhǎng)和信號(hào)光波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)差值成線性關(guān)系。如圖3 所示，在差值為100nm 時(shí)，這種增長(zhǎng)達(dá)到極點(diǎn)，即

5、 1450nm 泵浦源在1550nm 產(chǎn)生的 RAMAN增益最高， 因此要放大C+L波段 15301605nm 的工作波長(zhǎng)，最佳泵浦源波長(zhǎng)在14201500nm 波段，從理論上講，采用RAMAN放大器可以放大任何波長(zhǎng)的工作信號(hào)。通常情況下， 在泵浦光和信號(hào)光的波長(zhǎng)相差100nm 以內(nèi)，拉曼增益與該差值基本呈線性關(guān)系。隨后隨該差值快速減小，可用的增益帶寬為 48nm。圖 3 拉曼增益與波長(zhǎng)差值的關(guān)系拉曼光纖放大器分類拉曼光纖放大器可分為分立式和分布式兩類。分立式所用增益光纖相對(duì)較短，泵浦功率很高，可產(chǎn)生40dB 以上的高增益，主要用在要求高增益、 高功率、 放大 EDFA 不能放大的波段。分立式

6、拉曼放大器采用的放大介質(zhì)通常是色散補(bǔ)償光纖或高非線性光纖，比如 DCF 光纖或者碲基光纖。目前 DCF 光纖拉曼增益系數(shù)比 SMF 提高了 10 倍左右，作為拉曼增益介質(zhì)后還可以組成色散補(bǔ)償模塊（DCM ）。采用碲基光纖，其拉曼增益系數(shù)比石英光纖高16 倍，峰值達(dá)到55W/km 。分布式所用增益光纖很長(zhǎng)，一般是幾十千米 （一般不超過(guò)40km ）；泵浦功率可以降低到幾百毫瓦， 主要和 EDFA 配合使用， 提高系統(tǒng)的整體性能。分布式拉曼放大器傳輸光纖本身就是增益介質(zhì)，信號(hào)在光纖中傳輸?shù)耐瑫r(shí)得到放大，使得拉曼放大器的等效噪聲指數(shù)為負(fù)。低噪聲系數(shù)分布式拉曼放大器可以有效克服四波混頻等非線性效應(yīng)的影響

7、，并改善系統(tǒng)的光信噪比（ OSNR ）。依據(jù)泵浦方式不同，拉曼光纖放大器可分為前向泵浦、后向泵浦和雙向泵浦3 種結(jié)構(gòu)。其中泵浦光與信號(hào)光同方向傳輸稱為前向泵浦，反之稱為后向泵浦，兩個(gè)方向同時(shí)泵浦則稱為雙向泵浦。 與前向泵浦相比較，采用后向泵浦可以避免泵浦噪聲串?dāng)_到信號(hào)中，從而使放大器的噪聲較低，同時(shí)后向泵浦的偏振依賴性也較小。當(dāng)拉曼增益較大時(shí)，在入纖處（前向泵浦）或出纖處（后向泵浦）信號(hào)光功率較大，非線性效應(yīng)嚴(yán)重，因此采用雙向泵浦方式的拉曼光纖放大器性能優(yōu)于僅僅采用前向或者后向泵浦的拉曼光纖放大器。3拉曼光纖放大器的特點(diǎn)（ 1）增益波長(zhǎng)由泵浦光波長(zhǎng)決定。理論上可對(duì)光纖窗口內(nèi)任一波長(zhǎng)的信號(hào)光進(jìn)行

8、放大。這使得光纖拉曼放大器可以放大EDFA 所不能放大的波段，使用過(guò)個(gè)泵源還可得到比EDFA寬得多的增益帶寬（后者由于能級(jí)躍遷機(jī)制所限，增益帶寬只有80nm），因此，對(duì)于開(kāi)發(fā)光纖的整個(gè)低損耗區(qū)12701670 具有無(wú)可替代的作用。（ 2）增益頻譜較寬。單波長(zhǎng)泵浦可實(shí)現(xiàn)40nm 范圍的有效增益，如果采用多個(gè)泵浦源，則可容易地實(shí)現(xiàn)寬帶放大?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整各個(gè)泵浦的功率來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)增益平坦度。（ 3）增益介質(zhì)為傳輸光纖本身，因?yàn)榉糯笫茄毓饫w分布而不是集中作用，光纖中各處的信號(hào)光功率都比較小，從而可降低非線性效應(yīng)尤其是四波混頻（FWM ）效應(yīng)的干擾，與EDFA 相比優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯，此特點(diǎn)使光纖拉曼放大器

9、可以對(duì)光信號(hào)的放大構(gòu)成分布式放大，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的無(wú)中繼傳輸和遠(yuǎn)程泵浦，尤其適用于海底光纜通訊等不方便建立中繼站的場(chǎng)合。（ 4）拉曼光纖放大器的噪聲指數(shù)（ NF ）比 EDFA 要低。二者配合使用，可以有效降低系統(tǒng)總噪聲，提高系統(tǒng)信噪比，從而延長(zhǎng)無(wú)中繼傳輸距離及總傳輸距離。（ 5）拉曼光纖放大器也存在一些缺點(diǎn)，比如：所需的泵浦光功率高，分立式要幾瓦到幾十瓦，分布式要幾百毫瓦；作用距離長(zhǎng)，分布式作用距離要幾十至上百千米，只適合于長(zhǎng)途干線網(wǎng)的低噪聲放大；泵浦效率低，一般為（1020） %；增益不高，一般低于15dB ；高功率泵浦輸出很難精確控制；增益具有偏振相關(guān)特性；信道之間發(fā)生能量交換,引起串音。4

10、實(shí)用拉曼放大器需要考慮的因素（1） ASE 噪聲和其他方式一樣， 通過(guò)自發(fā)拉曼散射產(chǎn)生并經(jīng)過(guò)放大的噪聲，是放大器中最基本的噪聲。它與溫度和泵浦信號(hào)波長(zhǎng)間隔都有關(guān)，隨溫度的升高而增大，隨泵浦信號(hào)波長(zhǎng)間隔的減小而增加據(jù)報(bào)道在80nm 寬的頻帶范圍內(nèi)，短波長(zhǎng)信道的ASE 功率水平比長(zhǎng)波長(zhǎng)要高出2dB 。（ 2）瑞利散射噪聲光纖的瑞利散射引起的噪聲，進(jìn)一步可以細(xì)分為信號(hào)光的二次瑞利散射形成的噪聲（DBR ）、反射信號(hào)的背向瑞利散射和反向傳播ASE 的背向瑞利散射形成的噪聲。 光纖對(duì)信號(hào)的所有二次瑞利散射不斷疊加，并與信號(hào)光同頻率同方向， 從而構(gòu)成了對(duì)信號(hào)的干擾。 這些散射光經(jīng)歷的路徑比正常信號(hào)的路程要

11、長(zhǎng)，如果在多走的這段路程上盡力較大的增益（靠近泵浦附近），則總的散射噪聲將非?？捎^，這限制了拉曼放大器增益（20 多 dB ）。另外，如果兩次散射的光程差小于激光的相干長(zhǎng)度，還會(huì)構(gòu)成多徑干涉， 對(duì)原信號(hào)造成頻率選擇性衰落，這比非相干的噪聲功率疊加干擾還要嚴(yán)重。瑞利散射系數(shù)大約是10-4km -1，相當(dāng)于 1km光纖具有 10-4 的反射率。 若考慮反射率為10-3的不良連接或熔接， 則危害更大。 實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng) 100km 的 NZ-DSF 端面具有1.4%（ -18.6dB）的反射時(shí)，如果拉曼開(kāi)關(guān)增益為25dB，則多徑干涉噪聲造成的光信噪比惡化達(dá)到36dB ，即使開(kāi)關(guān)增益降到15dB ，光

12、信噪比的惡化也有 20dB，而此條件下二次瑞利散射噪聲引起的光信噪比惡化只有不到10dB 。所以在實(shí)際系統(tǒng)中，需要特別注意連接點(diǎn)的反射，輕者惡化系統(tǒng)性能，重者還會(huì)導(dǎo)致光纖燒毀。此外反向 ASE 噪聲的瑞利散射噪聲在較大的拉曼開(kāi)關(guān)增益時(shí)也會(huì)表現(xiàn)出較大的危害。（ 3）偏振相關(guān)增益拉曼增益系數(shù)與泵浦光和信號(hào)光的偏振狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)泵浦和信號(hào)平行偏振時(shí)的拉曼增益系數(shù)要比兩者垂直偏振高出 1 個(gè)數(shù)量級(jí)，所以當(dāng)泵浦或信號(hào)的偏振狀態(tài)發(fā)生隨機(jī)變化時(shí)，將導(dǎo)致放大器增益發(fā)生與偏振相關(guān)的隨機(jī)變化。在長(zhǎng)距離光纖中，由于光纖偏振模色散（PMD ）使得泵浦和信號(hào)經(jīng)歷多種偏振狀態(tài)，這對(duì) PDG 進(jìn)行平均，從在一定程度上減小其影

13、響，盡管如此， PDG 問(wèn)題不能指望 PMD 來(lái)解決， PMD 本身也是隨機(jī)變化，所以適用的辦法是對(duì)泵浦進(jìn)行偏振分集或者煺偏處理，使得不同偏振的信號(hào)都得到均等程度的放大。有一個(gè)研究結(jié)論，同向泵浦方式下的偏振增益波動(dòng)要大于反向泵浦方式，平均的偏振相關(guān)增益隨著光纖的PMD 的增加而減小，為了減小偏振相關(guān)增益的影響，需要降低泵浦的偏振度。（4）泵浦相對(duì)強(qiáng)度噪聲作為連續(xù)光輸出的泵浦光功率并不是恒定不變的，其強(qiáng)度存在在隨機(jī)起伏，形成了強(qiáng)度噪聲。強(qiáng)度噪聲來(lái)源于光源內(nèi)部的一些隨機(jī)變化因素，如光腔長(zhǎng)度、載流子密度、折射率、電子散粒性等。由于拉曼散射具有快速的響應(yīng)時(shí)間，所以泵浦強(qiáng)度噪聲會(huì)借此影響到信號(hào)。但由于泵

14、浦光和信號(hào)光在光纖中要作用很長(zhǎng)一段距離，而且色散導(dǎo)致的走離（不同步），使得從信號(hào)光的角度來(lái)看，轉(zhuǎn)移到信號(hào)的強(qiáng)度噪聲是泵浦光不同位置和不同時(shí)間的平均，所以強(qiáng)度噪聲得到了平滑，影響被減小了。 所以強(qiáng)度噪聲的影響與泵浦信號(hào)光的相對(duì)傳播速度有關(guān)，反向傳播的相對(duì)速度大于同向傳播的，大色散條件下的相對(duì)速度也較大，采用反響泵浦方式是減小泵浦強(qiáng)度噪聲影響的有效方法。一般來(lái)說(shuō)為了保證Q 值惡化不到1dB，對(duì)于同向泵浦要求相對(duì)強(qiáng)度噪聲低于-120dB/Hz ，反響泵浦要求相對(duì)強(qiáng)度噪聲低于-90dB/Hz 。目前已經(jīng)能夠開(kāi)發(fā)出 -145 dB/Hz的大功率、窄帶半導(dǎo)體泵浦激光器。（5）信號(hào)間 SRS 串?dāng)_信號(hào)間的

15、SRS 效應(yīng)導(dǎo)致功率從短波長(zhǎng)信號(hào)流向長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)，出現(xiàn)功率譜傾斜，而且多波長(zhǎng)信號(hào)的 OSNR 小于長(zhǎng)波長(zhǎng)信號(hào)，這種現(xiàn)象隨著信道數(shù)量的增加、覆蓋頻率范圍的擴(kuò)大、光纖段距離的延長(zhǎng)而加劇，成為長(zhǎng)距離大容量WDM 傳輸中的一個(gè)重要的影響因素。這一問(wèn)題可以通過(guò)在發(fā)射端進(jìn)行預(yù)加重和在線路中使用增益均衡技術(shù)來(lái)解決。另外強(qiáng)度條組織信號(hào)造成的功率起伏也會(huì)通過(guò)SRS 影響到其它信號(hào)，造成波形畸變和串?dāng)_。好在大量信號(hào)的共同作用對(duì)這種起伏變化作了平均，而且其影響隨著信號(hào)調(diào)制速率的增加而減小，其統(tǒng)計(jì)特性近似服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。（6）以泵浦為媒介的信號(hào)串?dāng)_在同向泵浦方式下，由于信號(hào)對(duì)泵浦有較強(qiáng)的耗盡作用，所以信號(hào)總功率的波動(dòng)

16、將引起泵浦相對(duì)強(qiáng)度噪聲的增加，反過(guò)來(lái)， 泵浦的相對(duì)強(qiáng)度噪聲又會(huì)轉(zhuǎn)移到信號(hào)上，形成了以泵浦為媒介的信號(hào)串?dāng)_。 定義拉曼串?dāng)_比為拉曼串?dāng)_功率與傳號(hào)比特功率的比值。發(fā)現(xiàn)隨著信號(hào)功率的增加， 串?dāng)_也在增加， 而且同向拉曼增益越大，串?dāng)_越嚴(yán)重， 另外光纖的色散較小時(shí)，串?dāng)_也比較嚴(yán)重，仿真結(jié)果表明，為了保證Q 值損傷不超過(guò)0.5dB ，對(duì)于 Truewave 光纖，拉曼增益不得超過(guò) 6dB，而對(duì) SSMF 拉曼增益則允許大于 10dB 。（7）泵浦 FWM 噪聲當(dāng)泵浦位于零色散波長(zhǎng)附近時(shí)，很容易滿足產(chǎn)生FWM的相位匹配條件，如果產(chǎn)生的FWM 分量恰好與信號(hào)波長(zhǎng)重合時(shí)， 將對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾。 在對(duì) C+L 波

17、段信號(hào)進(jìn)行反向放大的泵浦功率譜中可看出圖4，由于長(zhǎng)波長(zhǎng)泵浦 （ 1495nm）非?？拷饫w零色散波長(zhǎng)（1550nm ），所以通過(guò)兼并的 FWM ，其他泵浦以其為對(duì)稱軸產(chǎn)生的鏡像將落入信號(hào)的頻帶范圍，雖然該分量與信號(hào)反方向， 但由于強(qiáng)度很大， 即使經(jīng)過(guò)瑞利散射后也能對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響。解決該問(wèn)題需要合理地安排泵浦波長(zhǎng)和信號(hào)波帶。圖 4泵浦 FWM 影響示意圖5影響拉曼光纖放大器性能的關(guān)鍵技術(shù)（ 1）泵浦源的選擇。由于受激拉曼散射需要泵浦光功率比較大，所以泵浦源就成了拉曼光纖放大器首先要解決的問(wèn)題。目前主要有 3 種解決方法，一是大功率 LD 及其組合，特點(diǎn)是工作穩(wěn)定、與光纖耦合效率高、體積小、易集成

18、，這是最佳的選擇；二是拉曼光纖激光器；三是半導(dǎo)體泵浦固體激光器。（ 2）實(shí)現(xiàn)增益平坦。目前拉曼光纖放大器增益平坦的方法主要采用多波長(zhǎng)泵浦和增益均衡器兩類。采用多波長(zhǎng)可得到寬帶、平坦的增益曲線，而且所需總泵浦功率相對(duì)較小，泵浦效率較高，但此時(shí)需精密設(shè)計(jì)波長(zhǎng)間隔及分配不同波長(zhǎng)的泵浦功率。其原理如圖5 所示。圖 5 多波長(zhǎng)泵浦實(shí)現(xiàn)增益平坦原理圖6拉曼光纖放大器的性能分析光纖拉曼放大器的性能決定了它在未來(lái)高速、大容量光纖通信系統(tǒng)中將發(fā)揮關(guān)鍵作用，表 1 中對(duì)光纖拉曼放大器與半導(dǎo)體光放大器 （ SOA）、摻鉺光纖放大器 （ EDFA ）的主要特征和性能指標(biāo)進(jìn)行了比較：7拉曼光纖放大器的主要應(yīng)用（ 1）提

19、高系統(tǒng)容量。 傳輸速率不變的情況下， 可通過(guò)增加信道復(fù)用數(shù)來(lái)提高系統(tǒng)容量。開(kāi)辟新的傳輸窗口是增加信道復(fù)用數(shù)的途徑，拉曼光纖放大器的全波段放大恰好滿足要求。分布式拉曼光纖放大器的低噪聲特性可以減小信道間隔，提高光纖傳輸?shù)膹?fù)用程度，提高傳輸容量。（ 2）拓展頻譜利用率和提高傳輸系統(tǒng)速率。拉曼光纖大器的全波段放大特性使得它可以工作在光纖整個(gè)低損耗區(qū)， 極大地拓展了頻譜利用率， 提高了傳輸系統(tǒng)速率。 分布式拉曼光纖放大器是將現(xiàn)有系統(tǒng)的傳輸速率升級(jí)到 40 Gbit/s 的關(guān)鍵器件之一。拉曼光纖放大器已廣泛應(yīng)用于光纖傳輸系統(tǒng)中， 特別是超長(zhǎng)跨距的光纖傳輸系統(tǒng)， 如跨海光纜， 陸地長(zhǎng)距離光纖干線等。（ 3

20、）增加無(wú)中繼傳輸距離。無(wú)中繼傳輸距離主要是由光傳輸系統(tǒng)信噪比決定的，分布式拉曼光纖放大器的等效噪聲指數(shù)極低（ -2 0dB ），比 EDFA 的噪聲指數(shù)低 4.5dB ，利用分布式拉曼光纖放大器作前置放大器可明顯增大無(wú)中繼傳輸距離。（ 4）補(bǔ)償色散補(bǔ)償光纖（ DCF ）的損耗。 DCF 的損耗系數(shù)遠(yuǎn)比單模光纖和非零色散位移光纖要大，比拉曼增益系數(shù)也要大。采用DCF 與拉曼光纖放大器相結(jié)合的方式，既可以進(jìn)行色散和損耗的補(bǔ)償，同時(shí)還可以提高信噪比。（ 5）通信系統(tǒng)升級(jí)。在接收機(jī)性能不變的前提下，如果增加系統(tǒng)的傳輸速率，要保證接收端的誤碼率不變， 就必須增加接收端的信噪比。 采用與前置放大器相配合的

21、拉曼光纖放大器來(lái)提高信噪比，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)的方法之一。目前，分布式光纖拉曼放大器進(jìn)展很快， 國(guó)外很多長(zhǎng)距離、 超大容量的密集波分復(fù)用光通訊系統(tǒng)（ DWDM ） 所使用的光放大器大多是分布式光纖拉曼放大器，這不僅可以充分利用光纖資源， 降低成本， 而且可以降低增益介質(zhì)中的光密度， 以便減少由于非線性效應(yīng)產(chǎn)生的四波混頻、 信道間串?dāng)_所引起的系統(tǒng)性能劣化。 但拉曼放大器的增益較低 （實(shí)際線路中使用時(shí)不超過(guò) 16dB ），而 EDFA 雖然噪聲指數(shù)上不如拉曼放大器， 但小信號(hào)增益可以超過(guò)30dB，因此將拉曼放大器與 EDFA 結(jié)合起來(lái)的混合放大器是一種理想的應(yīng)用形式。由 980nm 泵浦的 EDFA

22、進(jìn)行 C 波段的放大， 由 1497nm 拉曼泵浦源負(fù)責(zé)L 波段的放大。其增益譜線由于疊加在1535（EDFA 產(chǎn)生）、1560（疊加產(chǎn)生）和1600nm（拉曼放大產(chǎn)生）附近出現(xiàn)3 個(gè)增益峰值，大小為1.52dB 而在 1540 和 1560 附近出現(xiàn)兩個(gè)0dB 左右的谷底。采用 GFF 后將所有信號(hào)增益控制在0dB 左右，這樣實(shí)現(xiàn)了80nm 帶寬、256×10Gbit/s ×11000km的傳輸。8拉曼光纖放大器的現(xiàn)狀（ 1）新型泵浦結(jié)構(gòu)的分布式拉曼光纖放大器。傳統(tǒng)的分布式拉曼光纖放大器大都采用后向泵浦方式，與前向以及雙向泵浦方式相比，這種泵浦方式存在等效噪聲指數(shù)大的缺點(diǎn)

23、。如果同時(shí)采用單一方向的泵浦結(jié)構(gòu)就不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)增益與噪聲指數(shù)的優(yōu)化。 而通過(guò)雙向泵浦結(jié)構(gòu)及合理的泵浦波長(zhǎng)的選擇，在 15281605nm 范圍內(nèi)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)增益與噪聲指數(shù)的平坦化。圖 4 給出了一種實(shí)現(xiàn)增益和噪聲指數(shù)平坦的泵浦結(jié)構(gòu)。圖 4 同時(shí)實(shí)現(xiàn)增益和噪聲指數(shù)平坦的泵浦結(jié)構(gòu)（ 2）用于拉曼光纖放大器的材料和器件。受激拉曼效應(yīng)泵浦閾值較高，其研制關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)高功率、低成本泵浦源。目前輸出功率在350mW 的 14xxnm 泵浦激光器已經(jīng)商用，同時(shí)帶有布拉格光纖光柵穩(wěn)頻器；泵浦偏振合波器件及WDM 合波器件正日趨完善。SD 公司公布出幾個(gè)拉曼泵浦的版本，正準(zhǔn)備將其應(yīng)用在一個(gè)客戶的海底網(wǎng)絡(luò)之中，并在

24、為其他10個(gè)客戶進(jìn)行試驗(yàn),開(kāi)發(fā)集成了10 個(gè)功率 800mW 的大面積模塊，獲得2W 左右功率輸出。制約分立式拉曼光纖放大器研究進(jìn)展的增益介質(zhì)也取得了突破?，F(xiàn)在出現(xiàn)了一種采用光子晶體光纖技術(shù)研制的高非線性光纖，它彌補(bǔ)了通常色散補(bǔ)償光纖拉曼增益系數(shù)小的問(wèn)題。這種模場(chǎng)直徑更小、拉曼增益系數(shù)更大的光子晶體光纖一經(jīng)開(kāi)發(fā)成功便受到廣泛關(guān)注，其特點(diǎn)是：光纖纖芯由固體SiO2 組成，模場(chǎng)直徑非常?。?m）、非線性系數(shù)高；包層中有許多空氣孔，這些空氣孔主要用來(lái)有效地降低包層折射率。（ 3）功能完善、控制靈活的拉曼光纖放大器進(jìn)展。國(guó)內(nèi)一些科研院所和企業(yè)單位相繼開(kāi)展了拉曼放大器的研究開(kāi)發(fā)工作。ACCELINK光迅

25、公司推出了新的拉曼光纖放大器，相對(duì)噪聲指數(shù) （ 2dB）；波長(zhǎng)范圍覆蓋1528nm 1567nm；增益 10dB，增益不平坦度為1.1dB ；在保證泵浦輸出功率600mW 時(shí)，電功耗小于35W；單個(gè)泵浦的偏振度 （ DOP）達(dá)到最低 <5，由此引起的PDG<0.2dB 。產(chǎn)品為DB37 接口，具有完整的內(nèi)部控制電路和RS232 接口。產(chǎn)品具有高可靠性、指標(biāo)良好、應(yīng)用方便等特點(diǎn)。（ 4）在深入研究RFA 的過(guò)程中，泵浦源的選擇與配置、噪聲的控制等都是急待解決的問(wèn)題。 其中，光纖的色散特性會(huì)引起傳輸中的前后碼產(chǎn)生干擾，即碼間干擾，限制了傳輸碼速率和傳輸距離。針對(duì)目前傳輸線路上鋪設(shè)的G6

26、52 單模光纖所存在的色散較大的問(wèn)題，可以將 DCF 光纖作為G652 光纖的色散補(bǔ)償和色散斜率補(bǔ)償部分，組成補(bǔ)償型RFA。除了復(fù)雜的、 高難度的工程設(shè)計(jì)以外，為了得到理想的增益效果，分布式拉曼放大器經(jīng)常會(huì)使用超過(guò)1W（ >30dBm ）的放大器。因此，光傳輸系統(tǒng)對(duì)拉曼放大器附近的光纖連接頭與光纖镕接點(diǎn)的質(zhì)量有很高的要求，以盡量減少反射與損耗對(duì)拉曼增益機(jī)制的副作用。同時(shí)為了防止高能量激光對(duì)工程維護(hù)人員可能造成的傷害，自動(dòng)光功率關(guān)閉（ALS ）與人員特別培訓(xùn)都是不可或缺的。9國(guó)內(nèi)拉曼放大器的性能參數(shù)（1）北京依斯康光電技術(shù)有限責(zé)任公司的喇曼光纖放大器ROA-100特點(diǎn)1專為遠(yuǎn)距離光傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2選用進(jìn)口光學(xué)器件和14XXnm高效泵浦激光器；3專為 C-Band、L-Band 和 CL-Band 設(shè)計(jì)，能直接放大C-Band、L-Band 和 CL-Band 的光信號(hào)；改善線路的光信噪比；4. 提供 RS232接口或以太網(wǎng)接口，以改變輸出功率和監(jiān)控各個(gè)運(yùn)行參數(shù)；5. 具有高增益、良好的增益平坦性、功耗低等優(yōu)良特性；6. 適用于 G652,G655, 等光纖，能很好地提升系統(tǒng)的傳輸性能；7. 采用 19 英寸 1U 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱結(jié)構(gòu)；強(qiáng)迫風(fēng)冷；8. 選用高效開(kāi)關(guān)電源，工作穩(wěn)定可靠。9. 應(yīng)