喇曼光纤放大器在光纤通信系统中的热点研究

3EDFA与FRA在DWDM系统中的应用

3.1EDFA在DWDM系统中的应用

EDFA在光纤通信系统中的主要作用是延长中继距离，当它与波分复用技术结合使用时(主要应用于C，L波段)，可实现超大容量、超长距离的传输。目前，EDFA在DWDM系统中的应用已比较成熟，在C波段可实现16，32或更多波长系统的放大。EDFA的应用形式主要有前置放大器、发射机功率放大器和光中继器。图3给出了EDFA在DWDM系统中的使用形式。将EDFA接在光发射机的输出端（功率放大），提高输出功率，增加入纤功率，由于EDFA低噪声的特性，将它用作接收机前置放大器，可大大提高接收机灵敏度。


3.2FRA在DWDM系统中的应用

3.2.1分立式喇曼放大器

分立式喇曼放大器所用的光纤增益介质比较短，泵浦功率要求几瓦到几十瓦，可产生40dB以上的高增益，像EDFA一样可用来对光信号进行集中放大，因此主要用于EDFA无法放大的波段。1999年，欧洲光通信会议上，斯坦福大学的研究人员公布了他们进行分立式喇曼放大的实验，结果得出，色散补偿型光纤（DSF）是得到高质量分立式喇曼放大的最佳选择。如图4的配置（DCF与普通光纤1∶7，泵浦功率500mW），可实现在进行系统色散补偿的同时对信号进行高增益、低噪声的放大。


3.2.2分布式喇曼放大器

DWDM系统的传输性能受光纤的非线性影响，DRA采用传输光纤作为光放大媒介，能降低光纤的输入功率，随之降低FWM、交叉相位调制等非线性效应，避免四波混频效应，DRA允许使用靠近光纤的零色散点窗口，即扩大了光纤的可用窗口。

采用DRA技术的传输系统典型结构如图5所示，在WDM系统的每个再生段内，在EDFA的输入端注入反向的喇曼泵浦，信号将会沿光纤实现分布式喇曼放大，从目前的技术看来也只有喇曼放大技术才能实现光传输过程中的分布式放大。


（1）DRA在DSFDWDM系统中的应用

图6为NTT的DRADWDM传输实验系统。实验距离为80×8km，传输容量为32×10Gb/s，信道间隔为50GHz。波长范围从1545.3~1557.8nm，采用阵列波导型光栅（AWG）汇集比特流，采用色散补偿光纤纠正比特流波形。系统由一条80km长的环形DSF，EDFA，DRA式泵浦源LD以及增益均衡器（EQ）等组成。

图7显示了该实验的喇曼增益与EDFA增益。喇曼增益是采用双向泵浦进行的，后向泵浦高于前向泵浦以抑制光纤非线性效应，前向泵浦用来提高喇曼增益的平坦度。EDFA的增益可压制自激辐射噪声。实验表明，经过8段80km的传输，所有信道误码率均达到10-9。


（2）DRA用于1.6Tb/sDWDM系统

Lucent与BellLabs联合采用40Gb/sOTDM以及喇曼放大技术进行了40×40Gb/s（1.6Tb/s）数据传输实验。该实验的传输距离是400km，分成4段100km的光纤，高于其他商用长距离系统所采用的80km的放大距离，可兼容目前的商用网络。

该系统运行在C波段，如在L波段运行还可提高传输容量。该系统使用的OTDM系统是世界上第一种可在一条信道中传输40Gb/s的传输产品。

4结束语

近几年来，EDFA取代传统的光-电-光中继方式，成功推动了WDM系统的发展，EDFA实现了在一根光纤中多路光信号同时放大，同时可与光纤实现良好的耦合，具有高增益低噪声等优点。光纤喇曼放大器由于自身低噪声、全波段放大和可利用传输光纤作在线放大等优点，与EDFA结合使用能够继续推动WDM系统的发展，因此在最近几年受到广泛关注。尤其是DRA技术，已成为下一代光纤WDM系统的关键技术。

DRA具有明显的"跨距延伸"作用，可使光再生段传输更趋向透明。康宁公司通过实验发现，实现2.5倍的跨距是可能的。DRA技术还可提高WDM系统的谱利用率，这是实现现有系统升级到40Gb/s所必需的技术。它还允许系统通过加密信道间隔，提高光纤传输的复用程度和传输容量，可做到信道间隔由100GHz升级到50GHz而无任何附加代价。如采用双向喇曼泵浦，还可进一步提高系统的传输跨距。在下一代光纤WDM系统中，光纤喇曼放大技术必将发挥出更大的作用。