Raman amplification in optical communication systems

Rasmus Kjær

Research output: Book/ReportPh.D. thesis

5642 Downloads (Pure)

Abstract

Fiber Raman amplifiers are investigated with the purpose of identifying new applications and limitations for their use in optical communication systems. Three main topics are investigated, namely: New applications of dispersion compensating Raman amplifiers, the use Raman amplification to increase the length of future access networks, and inter-channel transient crosstalk and a new all-optical method to remedy these unwanted effects. Finally, a numerical amplifier model is developed to better understand the dynamics, gain and noise limitations of the amplifier. I denne afhandling undersøges fiberbaserede Raman-forstærkere med henblik på at identificere både deres begrænsninger og nye anvendelsesmuligheder i optiske kommunikationssystemer. En numerisk forstærkermodel er blevet udviklet for bedre at forstå forstærkerens dynamik, dens gain- og støjbegrænsninger. Modellen bruges til at forudsige forstærkerens statiske og dynamiske egenskaber, og det eftervises at dens resultater er i god overensstemmelse med eksperimentelle forstærkermålinger. Dispersions-kompenserende fiber er på grund af sin store udbredelse og fiberens høje Raman gain effektivitet et meget velegnet Raman gain-medium. Tre nye anvendelser af den såkaldte dispersions-kompenserende Raman-forstærker (DCRA) præsenteres, og disse er: terminal dispersions-kompensering vha. en DCRA, forlængelse det dynamiske område af en kommerciel Erbium-doteret fiberforstærker (EDFA), samt brugen af en hybrid bredbånds-DCRA/EDFA med 60 nm båndbredde, et støjtal under 4,5 dB og en samlet udgangseffekt på 22 dBm. Med henblik på at forlænge rækkevidden af fremtidige access-netværk foreslås en ny arkitektur for såkaldte langdistance passive optiske netværk (PON). Dette system evalueres både teoretisk og eksperimentelt. Distribueret Raman-forstærkning bruges i PON-forbindelsen til at kompensere for fibertabet. Udvalgte pumpekonfigurationer, samt disses indvirkning på den maksimale rækkevidde og antal kanaler i systemet, undersøges numerisk. En bidirektionel 120 km fiberforbindelse demonstreres eksperimentelt uden at der observeres ekstra forringelse af modtagerfølsomheden p.g.a. den bidirektionelle trafik. De dynamiske egenskaber af PON-forbindelsen testes med forstyrrende trafik og som konklusion vurderes systemet at være en lovende kandidat til fremtidige langdistance access PONs med dynamisk trafik. Krydstale mellem to eller flere kanaler i mættede fiberforstærkere kan medføre transienter i udgangseffekten, hvilket kan være et stort problem i rekonfigurérbare og højhastigheds- (f.eks. 40 Gbit/s) netværk. Effekttransienter kan medføre pludselige fejl i modtagelsen af signalet og i værste fald kan transienterne medføre beskadigelse af vitale komponenter. I afhandlingen præsenteres en ny, rent optisk metode til at udbedre signaler, der er blevet forringet p.g.a. transienter. Metoden optimeres vha. en numerisk model og demonstreres samtidigt på fire 40 Gbit/s kanaler. Modtagerens følsomhed forbedres med mere end 5 dB efter brug af metoden.
Original languageEnglish
Number of pages161
Publication statusPublished - Sep 2008

Fingerprint Dive into the research topics of 'Raman amplification in optical communication systems'. Together they form a unique fingerprint.

Cite this