什么是拉曼光纤放大器？

首先我们来看看什么是拉曼散射效应。

拉曼散射效应是由印度物理学家拉曼在1928年发现的一种光散射现象。当光通过介质时，由于入射光与分子运动之间的相互作用，会引起光频率或波长的改变，是一种非弹性散射，这种现象称为拉曼散射，它包括斯托克斯散射和反斯托克斯散射。

还有其他类型的散射，如瑞利散射，是弹性散射,没有能量交换，就不此细说了。

如上图所示，在非弹性的拉曼散射中，光子与分子相互作用后，光子的能量会发生变化，产生频率低于或高于入射光的散射光，对应的也是波长的大小改变。其中拉曼放大器正是基于受激拉曼散射效应中斯托克斯光子。

同时，在石英光纤中，正好又具有很宽的受激拉曼散射增益谱，两者一拍即合，就有了我们的拉曼放大器。

应用在光纤系统中，当一种高能量的泵浦光与信号光同时在光纤中传输时，泵浦光的一部分能量会通过非线性效应转移到信号光上。

也就是说，当足够强的短波长泵浦光以一定强度与信号光进入光纤后同时传输，并且它们的频率之差处在光纤的拉曼增益谱范围内，弱信号光即可得到放大。

由于拉曼光放大器被放大光的波长主要取决于泵浦光的发射波长，所以适当选择泵浦光的发射波长，就可以使其放大范围落入我们所希望的光波长区域。如选择泵浦光的发射波长为 1240nm 时，可对 1310nm 波长的光信号进行放大；选择泵浦光的发射波长为 1450nm 时，可对 1550nm 波长 C 波段的光信号进行放大等等。

因此，我们可以使用具有不同波长的多个泵浦源，使拉曼光放大器总的平坦增益范围达到 13.2TH z, 大约100nm。比如说，如果你想放大的波长频率为f2，则入射的泵浦源选择f2+13.2THz即可。

在拉曼放大器中，其增益介质为传输光纤本身，这使拉曼光纤放大器可以对光信号进行在线放大，构成分布式放大，实现长距离的无中继传输和远程泵浦。

同时，依据泵浦方式不同，拉曼放大器可分为前向泵浦、后向泵浦和双向泵浦三种结构。与前向泵浦相比较，后向泵浦可以避免泵浦噪声串扰到信号中，从而使放大器的噪声较低。

另外，与 EDFA 不同，拉曼光放大器的噪声系数极低，它在 C+L 波段的噪声系数如下图所示。

不过拉曼放大器也有很多不足。比如说泵浦效率低，一般只有 10 ~ 20%。而且拉曼放大器的增益比较低，一般低于 15dB，通常与EDFA配合使用。也有高增益的拉曼放大器，需要借助其他技术实现。

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