拉曼光纤放大器

拉曼光纤放大器（RamanFiberAmplifier,RFA)掺铒光纤放大器(EDFA)的出现及商品化是通信史上的一个里程碑。它取代传统的光-电-光中继方式，实现了一根光纤中多路光信号的同时放大，成功应用于波分复用(WDM)光通信系统，极大增加了光纤中可传输的信息容量和输距离。

中文名：拉曼光纤放大器

外文名：RamanFiberAmplifier,RFA

类型：通信科技,

作用：光纤传输与接入

1、简介

掺铒光纤放大器(EDFA)的出现及商品化是通信史上的一个里程碑。它取代传统的光-电-光中继方式，实现了一根光纤中多路光信号的同时放大，成功应用于波分复用(WDM)光通信系统，极大增加了光纤中可传输的信息容量和输距离。

但随着计算机网络及其他新的数据传输业务的迅猛发展，EDFA工作波段和带宽的局限性越来越明显，已不能满足未来宽带网络的需求。在这种情况下，拉曼光纤放大器可放大任意波长的特点受到了广泛的关注。

拉曼光纤放大器（RamanFiberAmplifier，RFA)，是利用强激光在光纤中传输时的三阶非线性效应—受激拉曼散射效应（SRS：StimulatedRamanScattering）来工作的。

如果一个弱信号光与一个强泵浦光同时在一根光纤中传输，并且弱信号光的波长在泵浦光的拉曼增益带宽内，则强泵浦光的能量通过SRS耦合到光纤硅材料的振荡模中，然后又以较长的波长发射，该波长就是信号光的波长，从而使弱信号光得到放大，获得拉曼增益。

2、分类

RFA主要分为两类：分立式（或集中式）RFA和分布式RFA。它们各有特点，并适合于不同的应用领域。

分立式RFA采用的放大介质通常是色散补偿光纤（DCF）或高非线性光纤。所用的增益光纤相对比较短，一般是几公里。由于分布放大效率较低的原因，要产生很高的增益，就要求泵浦的功率比较高，成本相应增加

分布式RFA则是利用了普通单模光纤作为增益介质。所用的增益光纤很长，一般是几十公里，泵浦的功率可以降低到几百毫瓦，主要是和EDFA配合使用，提高系统的性能。

3、优点

RFA是超宽带光纤放大器：普通光纤的低损耗区间是1270nm~1670nm，EDFA只能工作在1525nm~1625nm范围内，而RFA可以全波长放大。可以利用多个泵浦，适当的选择泵浦的波长和功率可以实现较宽的平坦增益谱。

RFA增益介质是传输光纤本身。光纤拉曼放大器不像EDFA那样需要用特殊掺杂光纤作为放大介质，它的放大介质就是传输光纤本身。毫无疑问，这样很大程度上降低了成本。

噪声指数低：同EDFA二者配合使用，可以降低系统噪声系数，这样可以增加无中继距离。。

可以实现分布式放大：实现长距离传输和远程泵谱，特别适合海底，沙漠光缆通信等不方便设立中继器的场合。另外，因为放大器是沿光纤分布而不是集中作用，所以光纤各处的信号功率都比较小，可以降低非线性效应尤其是四波混频效应。

4、缺点

增益不高：一般RFA的增益都小于15dB

增益具有偏正相关性：RFA的增益与光的偏振态有密切的关系

泵浦效率较低：一般只有10%~20%左右。

5、应用

提升系统容量：传输速率不变的情况下，可通过增加信道复用数来提高系统容量。开辟新的传输窗口是增加信道复用数的途径，RFA的全波段放大正好满足要求。

拓展频谱利用率和提高传输系统速率。RFA的全波段放大特性使得它可以工作在光纤整个低损耗区，极大地拓展了频谱利用率，提高了传输系统速率。

增加无中继传输举例。无中继传输距离主要是由光传输系统信噪比决定的，分布式RFA的等效噪声指数极低（-2dB~0dB），比EDFA的噪声指数低4.5dB。

补偿DCF的损耗。DCF的损耗系数远比单模光纤和非零色散位移光纤大，比拉曼增益系数也大。采用DCF与RFA相结合的方式，既可以进行色散和损耗的补偿，同时还可以提高信噪比。

通信系统升级。在接收机性能不变的前提下，如果增加系统的传输速率，要保证接收端的误码率不变，就必须增加接收端的信噪比。采用与前置放大器相结合的RFA来提高信噪比，是实现系统升级的方法之一。

RFA由于具有全波段放大、低噪声、可以抑制非线性效应和能进行色散补偿等优点，近年引起人们广泛关注，现已逐步走向商用。RFA主要用做分布式放大器，辅助EDFA进行信号放大，也可以单独使用，放大EDFA不能放大的波段，同时克服了EDFA级联噪声大及放大带宽有限等缺点。目前RFA在长距离骨干网和海底光缆中传输的地位已得到承认；在城域网中，RFA也有其利用价值。通信波段扩展和密集波分复用技术的运用，给RFA带来了广阔的应用前景。RFA的这一系列优点，使它有可能成为下一代光放大器的主流。