Erweiterte optische Komponenten - Raman-Faserverstärker (RFA)
Meist werden alle optischen Verstärker in der optischen Kommunikation eingesetzt. Im Allgemeinen wird ein Verstärker vom Brillouin-Typ bei der optischen Kommunikation nicht verwendet. Für eine bestimmte Verwendung muss die Entscheidung getroffen werden, welcher Verstärker verwendet werden soll. Der EDFA-Verstärker wird aufgrund seiner Kompatibilität als Inline-Verstärker eingesetzt. Auf der anderen Seite ist der Raman-Faserverstärker (RFA) aufgrund seiner hohen Sättigung ein sehr guter Leistungsverstärker.
EDFAs und herkömmliche Laser erzielen einen Gewinn, indem sie Atome in einen Zustand hoher Energie pumpen. Dadurch können die Atome ihre Energie abgeben, wenn ein Photon einer geeigneten Wellenlänge in der Nähe vorbeikommt. RFAs verwenden stimulierte Raman-Streuung (Stimulated Raman Scattering, SRS), um eine optische Verstärkung zu erzielen. Da SRS Energie von kürzeren Wellenlängen raubt und an längere Wellenlängen weiterleitet, haben DWDM-Systeme mit hoher Kanalanzahl diese Technik anfangs vermieden.
Ein RFA-Verstärker besteht aus etwas mehr als einem Hochleistungs-Pumplaser, der üblicherweise als Raman-Laser bezeichnet wird, und einem WDM- oder Richtkoppler. Die optische Verstärkung erfolgt in der Übertragungsfaser selbst, verteilt entlang des Übertragungsweges. Mit einer Verstärkung von bis zu 10 dB bieten RFAs eine große Verstärkungsbandbreite (bis zu 100 nm), sodass sie mit jeder installierten Glasfaser (Singlemode-Glasfaser, TrueWave usw.) betrieben werden können. Durch die Verstärkung des optischen Signals während des Transits reduzieren RFAs den effektiven Bereichsverlust und verbessern das Rauschverhalten.
In Kombination mit EDFAs erzeugen RFAs eine breite, verstärkungsreduzierte optische Bandbreite. Die folgende Abbildung zeigt die Topologie eines typischen RFA. Der Pumplaser und der optische Zirkulator bilden die beiden Schlüsselelemente des RFA-Verstärkers. In diesem Fall hat der Pumplaser eine Wellenlänge von 1535 nm. Der optische Zirkulator bietet eine bequeme Möglichkeit, Licht mit minimalem optischen Verlust rückwärts in den Übertragungsweg zu injizieren.
Hier sind die Abbildungen, die das optische Spektrum eines in Vorwärtsrichtung gepumpten RFA-Verstärkers und das empfangene Signal nach der im SRS-Beispiel verwendeten Faserlänge zeigen. Das Signal wird vom 1535-nm-Pumplaser eher auf der Sende- als auf der Empfangsseite eingespeist. Im Allgemeinen übersteigt die Amplitude des Pumplasers die der Datensignale.
Mit einer signifikanten Abnahme der Amplitude des Pumplasers hat sich die Amplitude der sechs Datensignale erhöht, wodurch alle sechs Signale ungefähr gleiche Amplituden aufweisen. In diesem Fall hat der SRS-Effekt dem 1535-nm-Pumplasersignal viel Energie entzogen und diese Energie auf die sechs Datensignale umverteilt.
