Raman Amplifiers in Optical Communication Systems

Abstract

Представлен обзор истории разработки и применения ВКР-усилителей, включая распреде-ленные, дискретные (или точечные) и гибридные ВКР-усилители. Рассмотрен принцип работы ВКР-усилителя, физические механизмы спонтанного комбинационного рассеяния света (КРС) и вынужденного комбинационного рассеяния света (ВКР). Приведены формулы для расчета коэф-фициента усиления слабого сигнала в процессе ВКР в телекоммуникационном волокне, а также коэффициента усиления с учетом насыщения. Приведена экспериментальная зависимость коэф-фициента комбинационного усиления материала от разности частот накачки и сигнала для кварце-вого волокна. Рассмотрены схемы оптических систем связи с распределенными ВКР-усилителями с разными вариантами накачки, а также ВКР-усилители с полихроматической накачкой. В заключе-ние проанализированы преимущества и недостатки применения ВКР-усилителей в системах связи.Ключевые слова: ВКР-усилитель, рамановский усилитель, ON/OFF-усиление, двунаправ-ленная накачка, многокаскадная накачка, полихроматическая накачка. RAMAN AMPLIFIERS IN OPTICAL COMMUNICATION SYSTEMSAn overview of the history of development and application of Raman amplifiers is provided (including distributed, discrete and hybrid Raman amplifiers). The principle of Raman amplifier is discussed, as well as physical mechanisms of spontaneous Raman scattering (RS) and stimulated Raman scattering (SRS). The formulas are presented for calculating of the SRS small-signal gain in the telecommunication fiber, and for calculating of the SRS gain taking into account the saturation. The experimental dependence of the Raman gain of the material on the difference between the pumping frequency and signal frequency for quartz fiber is shown. Schemes of optical communication systems with distributed Raman amplifiers with different methods of pumping are discussed, as well as Raman amplifiers with polychromatic pumping. In conclusion, the advantages and drawbacks of implementation of the Raman amplifiers in communication systems are analyzed.