Технические характеристики. «Рамановское усиление возникает тогда, когда фотоны накачки высокой энергии

«Рамановское усиление возникает тогда, когда фотоны накачки высокой энергии (коротких длин волн) рассеивают колеба­тельные моды матричной решетки материала (оптические фононы) и коге­рентно добавляют их к сигнальным фотонам низкой энергии (больших длин волн)». При практической реализации этот процесс носит название передача с помощью эффекта Рамана (D-RAT); свет накачки вводится в волоконный линейный усилитель со стороны, противоположной вводу сигнала. В этой конфигурации романовский усилитель работает как малошумящий предусилитель. Основное преимущество низкоуровневого романовского усиления в том, что он не вносит дополнительных нелинейностей в волокно.

«Сигналы двух ортогонально поляризован­ных диодов лазерной накачки мультиплексируются по признаку поляриза­ции (П-мультиплексирование) и объединяются в WDM для создания противонаправленной накачки в передающем волокне. В результате рас­пространяющийся в прямом направлении сигнал получает рамановское уси­ление в волокне. Использование противонаправленной накачки уменьшает влияние шума накачки на сигнал».

Выходная характеристика распределенного рамановского усилителя зависит от свойств передающего волокна, таких как поглощение сигнала накачки, эф­фективная площадь и рамановский коэффициент усиления. В одном из практи­ческих примеров, усиление составило всего лишь 3,75 дБ.

Неравномерность усиления является одним из важных параметров для ВОУ, в частности тогда, когда используются системы WDM/DWDM. В случае рамановского усилителя, усиление для конкретного сигнала зависит от разности частот сигнала и накачки. На рисунке 9.8 показано малосигнальное рамановское усиление в волокне большой длины. Произведение коэффициента усиления на ширину полосы более 20 ТГц, с пиком усиления в районе 13,2 ТГц. Различные сигналы получают различное усиление, зависящее от разности их частоты и частоты накачки. Следовательно, любой из диапазонов длин волн будет иметь некоторое колебание уровня усиления. Для уровня накачки 200 мВт, показан­ного на рисунке 9.8, получается максимальное усиление 7,78 дБ с колебаниями уровня (максимальный — минимальный) в 3,5 дБ. Фактическое колебание уровня усиления, определяемое как (колебание усиления в дБ)/(максимальное усиле­ние в дБ) = 3,5/7,78 = 0,45 в полосе С, показанной на рисунке 9.8.

Рисунок 9.8 - Спектр рамановского усиления в волокне большой длины с накач­кой 1443 нм при уровнях мощности накачки 100 и 200 мВт. На ри­сунке указан С диапазон длиной 30 нм (1530-1560 нм)

При проектировании ВОСП оптоволоконный пролет переносит сформиро­ванный (многоволновой) сигнал WDM; комбинация распределенного рама­новского усилителя и усилителя EDFA в тандемном соединении дает прекрас­ные результаты и позволяет уменьшить нарастание ASE.

Контрольные вопросы:

1. Объясните упрощенную блок-схему цифрового оптического регенератора.

2. Какие в настоящее время в ВОСП используются оптические усилители?

3. Объясните упрощенную схему усилителя на волокне легированном эрбием.

4. Для чего применяются усилители на лазерных диодах?

5. Для чего применяется усилитель на волокне, легированном эрбием (EDFA)?

6. Какие существуют варианты усилителей типа EDFA?

7. Что относится к критическим пара­метрам усилителя EDFA?

8. Сколько существуют источников шума, использующих усилители EDFA и для чего используются?

9. Объясните принцип Рамановских усилителей.

Литература

1. Фриман Р. Волоконно-оптические линии связи. М.: Техносфера, 2003, 440 с.

2. Липская М.А. Волоконно-оптические линии связи. Алматы, КазАТК, 2007, 157 с.

3. Липская М.А. Волоконно-оптические линии связи. Алматы, КазАТК, 2010, 173с.