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ラマンファイバ増幅器 （ＲＦＡ）は、ファイバ誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）における強いレーザの３次非線形効果によって動作する。

弱い信号光が強いポンプ光と同時にファイバ内を伝送され、弱い信号光の波長がポンプ光のラマン利得帯域幅内にある場合、強いポンプ光のエネルギーはＳＲＳを介してファイバシリコン材料に結合される。 次に、発振モードは、信号光の波長であるより長い波長で放射され、それによって、弱い信号光を増幅してラマン利得を得る。

ラマンファイバ増幅器の分類

RFA は、 2 つの主なカテゴリに分類されます。ディスクリート（または集中型） RFA と分散型 RFA です。 それらはそれら自身の特徴を有しそして異なる応用分野に適している。

ディスクリートＲＦＡによって使用される増幅媒体は、通常、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）または高非線形ファイバである。 使用される利得ファイバは比較的短く、典型的には数キロメートルである。 分配増幅の効率が低いために、高い電力が必要とされ、ポンプ電力は比較的高いことが要求され、それに応じてコストが増大する。

分散型ＲＦＡは、利得媒体として通常のシングルモードファイバを利用する。 使用される利得ファイバは非常に長く、通常は数十キロメートルであり、ポンプパワーは、主にシステム性能を改善するためにＥＤＦＡと共に、数百ミリワットに低減され得る。

ラマンファイバ増幅器の利点

RFA は超広帯域ファイバ増幅器です。通常のファイバの低損失範囲は 1 270 nm から 1670 nm で、 EDFA は 1525 nm から 1625 nm の範囲でしか動作できず、 RFA は全波長で増幅できます。 複数のポンプを利用することができ、より広いフラット利得スペクトルを達成するためにポンプ波長およびパワーの幅広い選択を使用することができる。

ＲＦＡ利得媒体は伝送ファイバそれ自体である。 ファイバラマン増幅器は、 のような増幅媒体として特別なドープファイバを必要としません。 これによりコストが大幅に削減されたことは間違いありません。

低雑音指数： EDFA と組み合わせて使用すると、システム雑音指数を減らすことができ、それによって非リレー距離を増やすことができます。 。

分散増幅を実現することができる：長距離伝送および遠隔ポンプスペクトルが実現され、それは海底または砂漠の光ケーブル通信のような中継器を設置することが不都合な場合に特に適している。 さらに、増幅器は集中されているのではなくファイバに沿って分布されているので、ファイバ周辺の信号パワーは比較的小さく、これは非線形効果、特に四光波混合効果を減少させる可能性がある。

ラマンファイバ増幅器の欠点

ゲインが高くない：一般的な RFA のゲインは 15 dB 以下

利得は正の相関関係を持っています： RFA の利得は光の偏光状態と密接に関係しています。

ポンピング効率は低く、一般的にはわずか 10 ％から 20 ％です。

ラマンファイバ 増幅器の応用

システム容量の増加：伝送速度が一定の場合、チャネル多重数を増やすことでシステム容量を増やすことができます。新しい送信ウィンドウを開くことは、チャネル多重化の数を増やすための方法であり、 RFA のフルバンド増幅は要件を満たすだけです。

スペクトル利用率を拡張し、伝送システムの速度を上げます。 RFA のフルバンド増幅機能により、ファイバの低損失領域全体で動作することが可能になり、スペクトル利用率が大幅に拡大し、伝送システムの速度が向上します。

無中継送信の例を増やしてください。非中継伝送距離は、主に光伝送システムの信号対雑音比によって決まり、分布型 RFA の等価雑音指数は極めて低く（ -2 dB 〜 0 dB ）、 EDFA の雑音指数より 4.5 dB 低くなります。

DCF 損失を補償します。 ＤＣＦの損失係数は、シングルモードファイバおよび非ゼロ分散シフトファイバのそれよりもはるかに大きく、ラマン利得係数も大きい。 DCF と RFA を組み合わせることで、分散と損失を補正し、さらに信号対雑音比を向上させることができます。

通信システムのアップグレード受信機の性能が変わらないという前提の下で、システムの伝送速度が増加する場合、受信機のビット誤り率が変わらないことを保証するために、受信機の信号対雑音比は増加しなければならない。信号対雑音比を改善するためにプリアンプと組み合わせて RFA を使用することは、システムのアップグレードを達成するための方法の 1 つです。

ＲＦＡは、フルバンド増幅、低雑音、非線形効果の抑制、および分散補償の利点により、近年広く使用されている。 RFA は主に EDFA の信号増幅を補助する分布型増幅器として使用されますが、 EDFA のカスケードノイズと増幅帯域幅の制限の欠点を克服しながら、 EDFA で増幅できない帯域を増幅するためにも使用できます。現在、長距離バックボーンネットワークおよび海底ケーブルでの RFA 伝送の状況が認識されており、メトロポリタンエリアネットワークでは、 RFA にもその価値があります。通信帯域拡張および高密度波長分割多重化技術の使用は、ＲＦＡに幅広い用途の見込みをもたらした。 RFA のこの一連の利点により、次世代の光増幅器の主流になることが可能になります。