拉曼光纤放大器的应用和设计

　　摘要：本文主要介绍了拉曼光纤放大器的原理，以及在实际工程中的应用和设计时应该考虑的问题。

　　 拉曼现象早在1928年就被Chandrasekhara Raman所发现，在此之后就有人提出了利用这种效应来实现光的放大。光纤中的受激拉曼散射效应也在1972年就发现了，而且在1985年、1986年就用实验证明了光纤拉曼放大技术可以用于数字信号和光孤子系统，但在很长时间内拉曼光纤放大器未能获得广泛应用，甚至在EDFA出现后一度销声匿迹，关键原因在于缺乏合适的大功率泵浦激光器。由于EDFA的广泛应用，它所用的1480nm大功率泵浦激光器得到了深入的研究和开发，这就使拉曼放大器成为可能。

　　 受激拉曼散射原理:在一些非线性介质中，高能量（高频率）的泵浦光散射，将一部分能量转移给另一频率的光束上，频率的下移量是分子的振动模式决定的。用量子力学可以作如下解释：一个高能量的泵浦光子入射到介质中，被一个分子吸收。电子先从基态跃迁至虚能级，虚能级的大小是由泵浦光的能量决定的。然后，虚能级电子在信号光的感应作用下，回到振动态的高能级，同时发出一个和信号光相同频率，相同相位，相同方向的光，我们称之为斯托克斯光子。拉曼散射原理的示意图如下：

　　 图1、拉曼散射原理示意图

　　 可以看出： hv s = hvp-Ek 或者Es=Ep-hv s ，Es表示发出的信号光能量，hvp，Ep表示泵浦光的能量，Ek表示分子振动高能级能量。斯托克斯光子的频率是由分子的振动能级决定的。

　　 图2、光纤的典型拉曼增益谱