Raman-Verstärker

Die Raman-Verstärkung ist ein Verfahren zur Verstärkung von optischen Signalen, das auf dem Raman-Effekt basiert. Dieser Effekt wurde bereits 1923 von Adolf Smekal vorhergesagt und 1928 von dem indischen Physiker Chandrasekhara Venkata Raman (1888 - 1970) experimentell nachgewiesen. Raman erhielt dafür 1930 den Nobelpreis für Physik.

Die Raman-Technik findet Anwendung in optischen Netzen, vorwiegend in Long-Haul-Verbindungen, wie sie im Weitverkehrsbereich eingesetzt werden. Darüber hinaus ist deren Verwendung in Metro-Netzen interessant.

Beim Raman-Verstärker wird der Pumpstrahl eines Pumplasers über Wellenlängenmultiplex (WDM) in die Glasfaser eingekoppelt. Der Pumpstrahl hat eine hohe Intensität, allerdings liegt seine Wellenlänge unter der des zu verstärkenden Lichtsignals. Die eingekoppelten Photonen des Pumplasers breiten sich in der Glasfaser aus und geben, wenn sie mit Fasermolekülen zusammenstoßen, ihre Energie an die langwelligeren Photonen ab und bewirken dadurch die Verstärkung. Die Zustände sind nicht stabil und zerfallen nach kurzer Zeit in niedrigere Energieniveaus. Dabei setzen sie Energie in Form von Photonen frei, die in verschiedene Richtung streut. Diese Streuung wird als Raman-Streuung bezeichnet. Die durch die Energieübergabe erzeugte Verstärkung liegt zwischen 10 dB und 15 dB.

Aufbau eines Raman-Verstärkers

Aufbau eines Raman-Verstärkers

In der Praxis wird die Raman-Verstärkung empfangsseitig eingesetzt, die Lichtleistung entgegen dem Datensignal eingekoppelt und damit auf der gesamten Faserstrecke das Nutzsignal verstärkt. Damit ist die Verstärkerleistung dort am größten, wo die Nutzsignalleistung am geringsten ist. Die dadurch über die gesamte Distanz verteilte Verstärkung sorgt für große Link-Distanzen. Die Verstärkung wird über die Lichtleistung des Pumplasers gesteuert.

Zur Realisierung der Raman-Verstärkung sind starke Pumplaser im Watt-Bereich erforderlich. Das Maximum der Verstärkung liegt etwa 100 nm oberhalb der Pumpwellenlänge des Pumplasers. Besonders vorteilhaft ist jedoch, dass die Raman-Verstärkung bei bereits installierten Fasern eingesetzt werden kann, so dass vorhandene Netzstrukturen genutzt werden können. Es müssen nicht - wie bei EDFA-Verstärkern - speziell gedopte Glasfasern verwendet werden. Zudem ist das optische Signal-Rausch-Verhältnis (OSNR) durch die über die gesamte Länge der Glasfaser verteilte Verstärkung wesentlich besser.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Raman-Verstärker
Englisch: Raman amplifier
Veröffentlicht: 31.12.2020
Wörter: 340
Tags: Optische Netze
Links: Dezibel, EDFA-Verstärker, Glasfaser, long haul (LH), Metro-Netz