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拉曼光纖放大器(FRA)

時(shí)間:2011-12-01來源:輝鵬網(wǎng)絡(luò) 作者:xiaowu 點(diǎn)擊:
內(nèi)容提要: 拉曼光纖放大器有利于高速信號(hào)超長(zhǎng)距離的傳輸。
  

   隨著新的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展,長(zhǎng)距離光纖傳輸系統(tǒng)對(duì)通信容量和系統(tǒng)擴(kuò)展的需求日益膨脹。如何提高光纖傳輸系統(tǒng)容量、增加無電再生中繼的傳輸距離,已經(jīng)成為光纖通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。而目前技術(shù)上較為成熟的摻鉺光纖放大器(EDFA)尚存在諸多不足之處:首先是對(duì)于有效利用單模光纖低損耗區(qū)的巨大帶寬資源而言,明顯存在著工作波段和帶寬的局限性,普通的低損耗區(qū)間是1270~1670 nm,而普通的EDFAM能工作在1525~1625 nm范圍內(nèi),而拉曼光纖放大器的全波放大特性決定了它可以滿足這一要求;其次是自發(fā)輻射噪聲的影響,尤其是當(dāng)系統(tǒng)級(jí)聯(lián)時(shí),自發(fā)輻射噪聲的影響會(huì)大大降低系統(tǒng)接收機(jī)端的信噪比,而拉曼光纖放大器具有較低的噪聲系數(shù)特性;第三是EDFA的帶寬總是有限的,全波段的EDFA帶寬最多也就在80~100 nm之間;最后是EDFA作為一種有源器件對(duì)于光網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)來說其費(fèi)用都是非常高的。拉曼光纖放大器則可以同時(shí)解決上述問題,特別是有利于高速信號(hào)超長(zhǎng)距離的傳輸。

  拉曼光纖放大器目前主要有如下5種用途。

  (1)補(bǔ)償色散補(bǔ)償光纖(DCF)的損耗

  色散補(bǔ)償光纖損耗系數(shù)遠(yuǎn)比G.652和G.653光纖大,如果只用EDFA補(bǔ)償,要求EDFA有較高的增益。EDFA引入的放大的自發(fā)輻射噪聲功率(Pase)與增益成指數(shù)關(guān)系,這會(huì)降低信噪比,因此可以在色散補(bǔ)償模塊里加一個(gè)后向泵浦拉曼光纖放大器,補(bǔ)償損耗,同時(shí)還可以提高信噪比。

  (2)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)從2.5Gb/s到10Gb/s的升級(jí)

       在接收機(jī)性能不變的情況下,如果信號(hào)傳輸速率增加,要保證接收端誤碼率不變,就必須增加接收端的信噪比?梢栽O(shè)計(jì)與前置放大器相配合的拉曼光纖放大器提高信噪比,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)。

  (3)實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)段傳輸

  中國(guó)西部以及西北地區(qū)的城市分布比較稀疏,特別是山區(qū),很多城市之間的距離超過150km。如果只用EDFA作為線路放大器,要保證輸入端的信噪比符合標(biāo)準(zhǔn),就要求EDFA的增益足夠高,那么這個(gè)EDFA的人纖功率會(huì)很高,同時(shí)帶來兩個(gè)問題。

  一是會(huì)降低信噪比,因?yàn)镋DFA引入的放大的自發(fā)輻射噪聲功率(Pase)與增益指數(shù)有關(guān)系,所以噪聲會(huì)急劇增加。

  二是人纖功率過大會(huì)導(dǎo)致更強(qiáng)的光纖非線性效應(yīng)(四波混頻、自相位調(diào)制,交叉相位調(diào)制等),引入額外噪聲,降低信噪比。我們可以用后向泵浦拉曼光纖放大器輔助EDFA解決這個(gè)問題。拉曼光纖放大器不但可以承擔(dān)一部分超長(zhǎng)段光纖的損耗,而且還可以提高線路放大器輸入端的信噪比,解決了上面所有的問題,從而解決實(shí)際工程中超長(zhǎng)段的問題。

  (4)提供平坦的增益

  拉曼光纖放大器的另外一個(gè)應(yīng)用是混合EDFA/Raman放大器,特點(diǎn)是在一個(gè)很寬的帶寬范圍內(nèi)提供平坦的增益。中繼器中町以將EDFA中的非平坦增益用更加靈活的拉曼增益來進(jìn)行補(bǔ)償。這里可以使用多波長(zhǎng)泵浦來“塑造”拉曼增益曲線使之剛好能達(dá)到這個(gè)效果。

  (5)用于放大EDFA無法放大的頻帶

  拉曼光纖放大器本身可以用做放大器用于放大EDFA無法放大的區(qū)域。在寬頻WDM中,一些頻帶使用常規(guī)的EDFA結(jié)構(gòu)進(jìn)行放大,而另一些利用拉曼效應(yīng)和適當(dāng)?shù)谋闷植ㄩL(zhǎng)進(jìn)行放大。通過拉曼光纖放大器對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)增加通信窗口來升級(jí)也是一個(gè)很有吸引力的應(yīng)用。

  因此,拉曼光纖放大器逐漸引起人們的重視,拉曼光纖激光器也成為光通信領(lǐng)域中新的熱點(diǎn)。


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