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剑网3指尖江湖最强职业:拉曼光纖放大器
閱讀:1274時間:2019-01-08 14:03:29

剑网3指尖江湖微信区 www.jrawb.icu     拉曼光纖放大器(Raman Fiber Amplifier, RFA)
    摻鉺光纖放大器(EDFA)的出現及商品化是通信史上的一個里程碑。它取代傳統的光-電-光中繼方式,實現了一根光纖中多路光信號的同時放大,成功應用于波分復用(WDM)光通信系統,極大增加了光纖中可傳輸的信息容量和輸距離。

概念

   摻鉺光纖放大器(EDFA)的出現及商品化是通信史上的一個里程碑。它取代傳統的光-電-光中繼方式,實現了一根光纖中多路光信號的同時放大,成功應用于波分復用(WDM)光通信系統,極大增加了光纖中可傳輸的信息容量和輸距離。
   但隨著計算機網絡及其他新的數據傳輸業務的迅猛發展,EDFA工作波段和帶寬的局限性越來越明顯,已不能滿足未來寬帶網絡的需求。在這種情況下,拉曼光纖放大器可放大任意波長的特點受到了廣泛的關注。
   拉曼光纖放大器(Raman Fiber Amplifier,RFA),是利用強激光在光纖中傳輸時的三階非線性效應—受激拉曼散射效應(SRS:Stimulated Raman Scattering)來工作的。
   如果一個弱信號光與一個強泵浦光同時在一根光纖中傳輸,并且弱信號光的波長在泵浦光的拉曼增益帶寬內,則強泵浦光的能量通過SRS耦合到光纖硅材料的振蕩模中,然后又以較長的波長發射,該波長就是信號光的波長,從而使弱信號光得到放大,獲得拉曼增益。

分類

   RFA主要分為兩類:分立式(或集中式)RFA和分布式RFA。它們各有特點,并適合于不同的應用領域。
   分立式RFA采用的放大介質通常是色散補償光纖(DCF)或高非線性光纖。所用的增益光纖相對比較短,一般是幾公里。由于分布放大效率較低的原因,要產生很高的增益,就要求泵浦的功率比較高,成本相應增加
   分布式RFA則是利用了普通單模光纖作為增益介質。所用的增益光纖很長,一般是幾十公里,泵浦的功率可以降低到幾百毫瓦,主要是和EDFA配合使用,提高系統的性能。

優點

   RFA是超寬帶光纖放大器:普通光纖的低損耗區間是1270 nm~1670 nm,EDFA只能工作在1525 nm~1625 nm范圍內,而RFA可以全波長放大??梢岳枚喔霰悶?,適當的選擇泵浦的波長和功率可以實現較寬的平坦增益譜。
   RFA增益介質是傳輸光纖本身。光纖拉曼放大器不像EDFA那樣需要用特殊摻雜光纖作為放大介質,它的放大介質就是傳輸光纖本身。毫無疑問,這樣很大程度上降低了成本。
   噪聲指數低:同EDFA二者配合使用,可以降低系統噪聲系數,這樣可以增加無中繼距離。。
   可以實現分布式放大:實現長距離傳輸和遠程泵譜,特別適合海底,沙漠光纜通信等不方便設立中繼器的場合。另外,因為放大器是沿光纖分布而不是集中作用,所以光纖各處的信號功率都比較小,可以降低非線性效應尤其是四波混頻效應。

缺點

   增益不高:一般RFA的增益都小于15 dB
   增益具有偏正相關性:RFA的增益與光的偏振態有密切的關系
   泵浦效率較低:一般只有10%~20%左右。

應用

   提升系統容量:傳輸速率不變的情況下,可通過增加信道復用數來提高系統容量??儺碌拇浯翱謔竊黽有諾欄從檬耐揪?,RFA的全波段放大正好滿足要求。
   拓展頻譜利用率和提高傳輸系統速率。RFA的全波段放大特性使得它可以工作在光纖整個低損耗區,極大地拓展了頻譜利用率,提高了傳輸系統速率。
   增加無中繼傳輸舉例。無中繼傳輸距離主要是由光傳輸系統信噪比決定的,分布式RFA的等效噪聲指數極低(-2 dB~0 dB),比EDFA的噪聲指數低4.5 dB。
   補償DCF的損耗。DCF的損耗系數遠比單模光纖和非零色散位移光纖大,比拉曼增益系數也大。采用DCF與RFA相結合的方式,既可以進行色散和損耗的補償,同時還可以提高信噪比。
   通信系統升級。在接收機性能不變的前提下,如果增加系統的傳輸速率,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結合的RFA來提高信噪比,是實現系統升級的方法之一。
   RFA由于具有全波段放大、低噪聲、可以抑制非線性效應和能進行色散補償等優點,近年引起人們廣泛關注,現已逐步走向商用。RFA主要用做分布式放大器,輔助EDFA進行信號放大,也可以單獨使用,放大EDFA不能放大的波段,同時克服了EDFA級聯噪聲大及放大帶寬有限等缺點。目前RFA在長距離骨干網和海底光纜中傳輸的地位已得到承認;在城域網中,RFA也有其利用價值。通信波段擴展和密集波分復用技術的運用,給RFA帶來了廣闊的應用前景。RFA的這一系列優點,使它有可能成為下一代光放大器的主流。

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