什么是拉曼光纖放大器？

拉曼光纖放大器（Raman Fiber Amplifier, RFA)，是利用強(qiáng)激光在光纖中傳輸時(shí)的三階非線性效應(yīng)—受激拉曼散射效應(yīng)（SRS：Stimulated Raman Scattering）來(lái)工作的。

如果一個(gè)弱信號(hào)光與一個(gè)強(qiáng)泵浦光同時(shí)在一根光纖中傳輸，并且弱信號(hào)光的波長(zhǎng)在泵浦光的拉曼增益帶寬內(nèi)，則強(qiáng)泵浦光的能量通過(guò)SRS耦合到光纖硅材料的振蕩模中，然后又以較長(zhǎng)的波長(zhǎng)發(fā)射，該波長(zhǎng)就是信號(hào)光的波長(zhǎng)，從而使弱信號(hào)光得到放大，獲得拉曼增益。

拉曼光纖放大器的分類

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(diǎn)，并適合于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

分立式RFA采用的放大介質(zhì)通常是色散補(bǔ)償光纖（DCF）或高非線性光纖。所用的增益光纖相對(duì)比較短，一般是幾公里。由于分布放大效率較低的原因，要產(chǎn)生很高的增益，就要求泵浦的功率比較高，成本相應(yīng)增加

分布式RFA則是利用了普通單模光纖作為增益介質(zhì)。所用的增益光纖很長(zhǎng)，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(tǒng)的性能。

拉曼光纖放大器的優(yōu)點(diǎn)

RFA是超寬帶光纖放大器：普通光纖的低損耗區(qū)間是1270 nm~1670 nm，EDFA只能工作在1525 nm~1625 nm范圍內(nèi)，而RFA可以全波長(zhǎng)放大�？梢岳�用多個(gè)泵浦，適當(dāng)?shù)倪x擇泵浦的波長(zhǎng)和功率可以實(shí)現(xiàn)較寬的平坦增益譜。

RFA增益介質(zhì)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(zhì)，它的放大介質(zhì)就是傳輸光纖本身。毫無(wú)疑問(wèn)，這樣很大程度上降低了成本。

噪聲指數(shù)低：同EDFA二者配合使用，可以降低系統(tǒng)噪聲系數(shù)，這樣可以增加無(wú)中繼距離。。

可以實(shí)現(xiàn)分布式放大：實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸和遠(yuǎn)程泵譜，特別適合海底，沙漠光纜通信等不方便設(shè)立中繼器的場(chǎng)合。另外，因?yàn)榉糯笃魇茄毓饫w分布而不是集中作用，所以光纖各處的信號(hào)功率都比較小，可以降低非線性效應(yīng)尤其是四波混頻效應(yīng)。

拉曼光纖放大器的缺點(diǎn)

增益不高：一般RFA的增益都小于15 dB

增益具有偏正相關(guān)性：RFA的增益與光的偏振態(tài)有密切的關(guān)系

泵浦效率較低：一般只有10%~20%左右。

拉曼光纖放大器的應(yīng)用

提升系統(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。開辟新的傳輸窗口是增加信道復(fù)用數(shù)的途徑，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(tǒng)速率。RFA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。

增加無(wú)中繼傳輸舉例。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RFA的等效噪聲指數(shù)極低（-2 dB~0 dB），比EDFA的噪聲指數(shù)低4.5 dB。

補(bǔ)償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大，比拉曼增益系數(shù)也大。采用DCF與RFA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。

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結(jié)合的RFA來(lái)提高信噪比，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)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(yīng)和能進(jìn)行色散補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)，近年引起人們廣泛關(guān)注，現(xiàn)已逐步走向商用。RFA主要用做分布式放大器，輔助EDFA進(jìn)行信號(hào)放大，也可以單獨(dú)使用，放大EDFA不能放大的波段，同時(shí)克服了EDFA級(jí)聯(lián)噪聲大及放大帶寬有限等缺點(diǎn)。目前RFA在長(zhǎng)距離骨干網(wǎng)和海底光纜中傳輸?shù)牡匚灰训玫匠姓J(rèn)；在城域網(wǎng)中，RFA也有其利用價(jià)值。通信波段擴(kuò)展和密集波分復(fù)用技術(shù)的運(yùn)用，給RFA帶來(lái)了廣闊的應(yīng)用前景。RFA的這一系列優(yōu)點(diǎn)，使它有可能成為下一代光放大器的主流。