Analyse der Arbeitsprinzipien, Definitionen, Klassifizierungen, Merkmale und Anwendungsbereiche von Raman-Faserverstärkern

In der rasanten Entwicklung der Faserkommunikationstechnologie ist die Nachfrage nach optischer Übertragung mit sehr langen Entfernungen, hoher Kapazität und geringem Verlust immer dringender. Allerdings sind herkömmliche dopierte Faserverstärker (EDFAEinschränkt durch Arbeitsbandbreite und Bandbreite, ist es schwierig, die erweiterten Anforderungen zukünftiger optischer Netzwerke zu erfüllen. Der Raman-Faserverstärker (Raman-Faserverstärker, RFAMit seinen einzigartigen Vorteilen wie Vollbandverstärkung, geringem Rauschen und verteilter Verstärkung wurde es allmählich zu einem "unsichtbaren Motor" im Bereich der optischen Kommunikation. In diesem Artikel wird diese Schlüsseltechnologie in Bezug auf Funktionsprinzip, Klassifizierung, Merkmale und Anwendungsbereiche umfassend erläutert.

Definition und Arbeitsprinzip des Raman-Faserverstärkers:

Das Kernprinzip eines Raman-Faserverstärkers basiert auf der stimulierten Raman-Streuung (SRS(Wirkung). Wenn hochleistungsfähiges Pumpenlicht und schwaches Signallicht in der Faser in die gleiche oder umgekehrte Richtung übertragen werden, tauschen die Photonen des Pumpenlichts Energie mit den molekularen Vibrationsmustern (Sononen) im Fasermedium, die einen Teil der Energie auf das Signallicht übertragen, so dass seine Wellenlänge verlängert und verstärkt wird. Dieser Prozess ist wie ein "Energietanz von Photonen und Sononen": das Pumpenphoton "opfert" seine eigene Energie, um das Signalphoton zu einem höheren Energieniveau zu bewegen, das schließlich in Form von stimulierter Strahlung mit der gleichen Wellenlänge, Richtung und Phase freigegeben wird, um eine kohärente Verstärkung zu bilden.

undEDFAAbhängig von seltenen Erden Doping unterschiedlich,RFADas Verstärkungsmedium ist eine einfache Single-Mode-Faser (z.B.SMF-28Kein spezielles Material erforderlich. Seine Gewinnwellenlänge wird von der Pumpenwellenlänge bestimmt und kann theoretisch abgedeckt werden.1270-1670nmIm gesamten Band kann eine Signalverstärkung in jedem beliebigen Band erreicht werden, indem nur die Wellenlänge der Pumpenquelle angepasst wird.

Klassifizierung von Raman-Faserverstärkern:

Je nach Anwendungsszenario und strukturellen Unterschieden,RFAHauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt:

1getrennt (gesamt)RFA: Verwenden Sie eine kurzfristige Gewinnfaser (mehrere Kilometer), erfordert eine leistungsstarke Pumpe (mehrere Watt), kann erreicht werden40 dBHoher Gewinn, häufig verwendetEDFABandbreiten, die nicht überschrieben werden können (z.B.OBand) oder als Leistungsverstärker.

2VerteiltRFAMit der Übertragungsfaser selbst als Verstärkungsmedium (Dutzende von Kilometern) kann die Pumpenleistung auf mehrere hundert Milliwatt reduziert werden, die kontinuierliche Kompensation der Signalleistung durch die Rückwärtspumpentechnologie erreicht wird, was den nichtlinearen Effekt (z. B. Vierwellen-Mischfrequenz) erheblich verringert, geeignet für die Übertragung von ultralangen Strecken (z. B. Trans-Sea-Kabel).

Darüber hinaus kann man nach Pumpenmodell auch in Vorwärtspumpen und Rückwärtspumpen unterteilen, die aufgrund der effektiven Unterdrückung von Rayleigeräuschen zur Hauptwahl werden.

Eigenschaften des Raman-Faserverstärkers:

RFADer Aufstieg beruht auf seinen bahnbrechenden Vorteilen:

1Vollbandabdeckung: Durch Multipumpe-Laser-Wellentechnologie kann erreicht werdenC + LBand (1529-1604nm(bis)OBand (1290-1330nm(Erweiterung, Gewinn Bandbreite über40 THzBefriedigungDWDMSystembedarf an Spektrumsressourcen.

2Geräuschgeringe Eigenschaften: Rückwärtspumpenstruktur reduziert den Geräuschenindex auf-2dBMehrEDFASenken2-3dBundEDFABei Mischung kann das Signal-Rausch-Verhältnis des Systems erheblich erhöht werden (OSNRVerlängerung der Übertragungsdistanz ohne Relais.

3Optimierung der Gewinnflachkeit: Verwendung von Offset-Technologie und Pumpenwellenlängenstellungsalgorithmus, die Flachkeit kann ±1,0 dBSicherstellung der Stabilität der Mehrkanalübertragung.

4Nichtlineare Effektunterdrückung: Verteilte Verstärkung reduziert die Signalleistung überall in der Faser, reduziert nichtlineare Störungen wie Vierwellen-Mischfrequenz und verbessert das Hochgeschwindigkeitssystem (z.B.40G / 100GÜbertragungsqualität).

4. Anwendungsbereiche von Raman-Faserverstärkern:

1Übertragung über sehr lange Entfernungen: Verteilte Übertragung in Überseekabeln und LandleitungenRFAEinfacher Abstand erreichbar80 kmOhne Übertragung, kombiniertEDFABildung einer gemischten Vergrößerungsverbindung, Unterstützung2000kmÜber die Fernkommunikation.

2Hochgeschwindigkeits-Kommunikationssystem: Unterstützung40G / 100GKohärente Übertragung durch Erhöhung der nicht-linearen Schwellen (3dBSicherstellung einer stabilen Übertragung von Hochgeschwindigkeitssignalen.

3Intensive Wiederverwendung (DWDM): inC + LBandimplementierung100 nmÜber gain Bandbreite, Kanalintervall komprimiert auf25 GHzDie Nutzung des Spektrums wird erheblich erhöht.

4Faser-Sensornetzwerk: verteiltRFAVerbessert die Empfindlichkeit des Faser-Sensorsystems, räumliche Auflösung bis zu1Meter, geeignet für Szenarien wie die Überwachung von Öl- und Gasleitungen.

5und5GVornetzwerk: inOBand (1290-1330nm(Umsetzung)12Erhöhung der Übertragungskapazität, um5GDie bevorzugte Lösung für Basisstationsoptische Module.

V. Sichuan Zicrown Optik:RFAInnovative Praktiker der Technologie

Als innovatives Unternehmen im Bereich der optischen Kommunikation, Sichuan Ziguan Optoelectronics Technology Co., Ltd.RFASeit Jahren im Bereich der Technologie wurden zahlreiche leistungsstarke Produkte vorgestellt:

1undCBandfaser-Raman-Verstärker: Unterstützung1529-1565nmBandvergrößerung, Gewinnebenheit ±1,0 dBDer Lärmindex ist so niedrig wie-2dBFürDWDMKernverbindungen des Systems.

2undLBandleistungsfaserverstärker: Verwenden verteilter Verstärkungsstruktur1570-1604nmBandbreite15 dBGewinn, Ausgangsleistung bis25dBmErfüllen Sie die Bedürfnisse der Übertragung über sehr lange Entfernungen.

3und1550nmImpulsfaserverstärker: speziell für pulsoptische Signale entwickelt und unterstützt schwere Frequenzen1Hz bis 1MHzPulsbreite<1μSImpulsverstärkung, Ausgangsspitzenleistung500WGeeignet für Laserradar und Faser-Sensorik.

Alle Produkte verfügen über eine automatische Temperaturregelung (ATC(Unterstützung)-5C bis+55℃ Breite Temperatur und Optimierung der Gewinnebenheit durch Offset-Technologie und Multi-Pumpen-Regulierungsalgorithmus. Darüber hinaus bietet Zicoron Optoelectronics eine Vielzahl von Modul-, Tisch- und Rack-Strukturen zur UnterstützungRS232Redundante Stromversorgung mit Remoteüberwachung und Hot-Plug für individuelle Anforderungen unterschiedlicher Szenarien.

Schlussfolgerung

Von der Tiefe bis zur Höhe, vom Rückgrat5GVorher entwickelt sich der Raman-Faserverstärker als "Unsichtbarer Motor" und treibt die optische Kommunikationstechnologie in Richtung höherer Kapazität, längerer Entfernung und geringerer Verluste. Mit dem Durchbruch der hybriden Verstärkungsarchitektur und der bidirektionalen PumpentechnologieRFAEs wird erwartet, die Hauptwahl für Lichtverstärker der nächsten Generation zu werden, und die technische Praxis von innovativen Unternehmen wie Sichuan Ziguan Optoelectronics wird diesen Prozess stark vorantreiben.