光放大器根據增益機制的不同可分為兩類：一類採用活性介質，如半導體材料和摻稀土元素（Nd，Sm，Ho，Er，Pr，Tm和Yb等）的光纖，利用受激輻射機制實現光的直接放大，如半導體雷射放大器（SOA）和摻雜光纖放大器（EDFA）；另一類基於光纖的非線性效應實現光的放大，典型的為拉曼光纖雷射放大器（FRA）和布里淵光纖雷射放大器。
基本介紹
- 中文名：拉曼光纖雷射放大器
- 採用：活性介質
- 包括：布里淵光纖雷射放大器。
- 利用：受激輻射機制實現光的直接放大
相關技術,發展歷史,
相關技術
目前技術上較為成熟的摻鉺光纖放大器（EDFA）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，大大降低了光中繼的成本；同時可與傳輸光纖實現良好的耦合，具有高增益低噪聲等優點。因此成功地套用于波分復用(WDM)光通信系統，極大地增加了光纖中可傳輸的信息的容量和傳輸距離。然而，EDFA尚存在諸多不足制處：首先是對於有效利用單模光纖低損耗區的巨大頻寬資源而言，明顯存在著工作波段和頻寬的局限性。其次是自發輻射噪聲的影響，尤其是當系統級聯時，自發輻射噪聲的影響會大大降低系統接收機端的信噪比。另外是EDFA的頻寬總是有限的，全波段的EDFA頻寬最多也就在80~100nm。並且EDFA作為一種有源器件對於光網路和系統的建設和維護來說其費用都會非常高。隨著計算機網路及其它新的數據傳輸業務的迅猛發展，長距離光纖傳輸系統對通信容量和系統擴展的需求日益膨脹。如何提高光纖傳輸系統容量、增加無電再生中繼的傳輸距離，已經成為光纖通信領域研究的熱點。
因此，拉曼光纖放大器逐漸引起人們的重視，在2001年的OFC上不乏有關拉曼光纖放大器的報導。展會上推出關於拉曼光纖放大器的廠商也逐漸多了起來，拉曼光纖雷射器也逐漸成為光通信領域中的新的熱點。雖然拉曼光纖雷射器距離真正商用化還有一段距離，尤其是在國內，但適時推出拉曼光纖放大器不乏成為公司技術實力的一個象徵。FRA可以實現1270~1670nm全波段光放大，並且可以利用傳輸光纖作線上放大。
發展歷史
拉曼光纖放大器的原理是基於光纖中的非線性效應：受激拉曼散射（SRS）效應。拉曼現象早在1928年就被Chandrasekhara Raman爵士所發現。目前對SRS效應的研究已形成一套比較完整的理論體系。在早期單模光纖中首先測得了石英光纖中的拉曼增益係數，其增益譜的典型特徵是具有較寬的頻寬，可在很寬的範圍內獲的拉曼增益。對於一定的拉曼增益，輸出端的拉曼散射光強與泵浦光功率和光纖長度成正比，與光纖芯徑成反比。對於光纖中的拉曼效應進一步研究發現，泵浦光與斯托克斯色散光的偏振方向對拉曼過程影響很大，當使用長光纖時，由於泵浦光與斯托克斯光無法實現同方向偏振方向傳輸，將使拉曼閾值成倍地上升。
拉曼光纖放大器在觀察到SRS效應後不久就有所考慮，在80年代末至90年代直至現在逐漸引起人們的廣泛關注。1972年Stolen等首先在拉曼光纖放大器的實驗中發現了拉曼增益，初期的研究主要側重於研製拉曼光纖雷射器。80年代在光纖通信套用的推動下開始研究拉曼光纖放大器。1981年Tkeda採用1.017μm的泵浦光放大1.064μm的信號光，經1.3km單模光纖放大獲得了30dB小信號增益。1983年Desurvire等用2.4km的單模光纖放大1.24μm的光信號，獲得45dB的小信號增益。1986年Olsson用拉曼光纖放大器作為光纖通信系統接收機的前置放大器。1987年Edagawa研究了拉曼光纖放大器的寬頻多信道放大特性。1989年Mollenauer採用41.7km的光纖環和1.46μm的色心雷射器泵源，利用拉曼增益放大脈寬55ps、波長1.56μm的孤子脈衝穩定傳輸了6000km。1995年Grubb等實現了4×10G/s WDM多通道放大。1996年Stentz等研製成1.3μm拉曼光纖放大器。1997年Masuda等研製成EDFA與拉曼光纖放大器混和結構的寬頻放大器。1999年拉曼光纖放大器成功的套用於DWDM系統，Bell實驗室演示了拉曼放大結合EDFA的1.6Tbit/s 400km的傳輸系統。拉曼光纖放大器其固有的全波段可放大特性和可利用傳輸光纖做線上放大的優點使其進一步收到廣泛關注，今後會逐漸在光放大器家族占據重要地位！
