Was ist der optische Raman -Verstärker?

Der optische Raman -Verstärker ist ein wichtiger Bestandteil des Multiplex -Kommunikationssystems der dichten Wellenlänge. In vielen nichtlinearen optischen Medien führt die Streuung von Pumpenlicht mit einer kürzeren Wellenlänge dazu, dass ein kleiner Teil der einfallenden Kraft auf einen anderen Strahl übertragen wird, dessen Frequenz nach unten verschoben wird. Die Menge an Frequenzverschiebung wird durch den Schwingungsmodus des Mediums bestimmt. Dieser Vorgang wird als Pulling Mann -Effekt bezeichnet.

Hier ist die Inhaltsliste:
Wer ist Raman?
Was ist der Raman -Effekt?
Die Anwendung des Raman -Effekts im Leben.

Wer ist Raman?
Raman (1888 - 1970), ein indischer Physiker. Die Studie entdeckte den Raman -Effekt in der leichten Streuregion und gewann 1930 den Nobelpreis für Physik. Er starb 1970 im Alter von 82 Jahren. Er gewann 1930 den Nobelpreis für Physik in Anerkennung seiner Forschung und Entdeckung des nach ihm benannten Lichtgesetzes.

Am Nachmittag des 28. Februar 1928 machte Raman ein sehr schönes und entscheidendes Experiment mit monochromatischem Licht als Lichtquelle. Schauen Sie sich sein verstreutes Licht an, der Bereich, der vom Strahlsplitter für das bloßende Auge sichtbar ist, ist ein blaues und grünes Licht, zwei oder mehr scharfe helle Linien. Jede Zeile hat eine entsprechende variable vorfältige Streustrahlung. Im Allgemeinen wird die Frequenz niedriger als die verstreuten Strahlen, und gelegentlich ist die Frequenz der gestreuten Strahlen höher als die einfallenden Strahlen, aber die Intensität ist noch schwächer. Die Nachricht von Ramans Entdeckung einer abnormalen Streuung breitete sich auf der ganzen Welt aus und führte zu einer starken Reaktion. Viele Labors haben seine Ergebnisse wiederholt, bestätigt und entwickelt.

Aufgrund der Entdeckung des Raman -Effekts haben sich immer mehr Wissenschaftler der Untersuchung des Raman -Effekts angeschlossen und schließlich einen optischen Raman -Verstärker entwickelt, der auf dem Prinzip des Raman -Effekts basiert.

Was ist der Raman -Effekt?
Das Phänomen der Lichtstreuung hat einen Spezialeffekt, ähnlich dem Compton -Effekt der X - Strahlstreuung. Die Häufigkeit von Licht ändert sich nach der Streuung. "Raman -Streuung" bezieht sich auf eine bestimmte Frequenz des Lasers, die an die Probenoberfläche, die Moleküle und die Photonen übertragenen Energiesubstanz übertragen werden, wodurch sich die Schwingungszustand (z. B. Verzerrungen Atome und Schwung, Schwung und Schwingung) chemisch unterscheiden) unterscheidet sich von der Art und Ausdehnung. Ändert sich und zerstreut dann das Licht verschiedener Frequenzen. Die Frequenzänderung wird durch die Eigenschaften des Streumaterials bestimmt. Verschiedene Arten von Atomgruppen vibrieren auf einzigartige Weise, sodass sie gestreutes Licht mit einem spezifischen Frequenzunterschied zum einfallenden Licht erzeugen können. Dieses Spektrum wird als "Fingerabdruckspektrum" bezeichnet und kann verfolgt werden. Dieses Prinzip bestimmt die Art der Moleküle, die eine Substanz ausmachen. Dies wurde 1928 von Raman entdeckt, als er den Streuvorgang des Lichts studierte. Die Raman -Spektroskopie ist das Ergebnis der Überlagerung der Schwingungsenergie oder der Rotationsenergie des Moleküls und der Photonenenergie, wenn das einfallende Photon mit dem Molekül kollidiert. Daher ist die Raman -Spektroskopie als Ergänzung zur Infrarotspektroskopie eine starke Waffe zur Untersuchung der molekularen Struktur.

Die Anwendung des Raman -Effekts im Leben
Die Entdeckung des Raman -Effekts hat die Entwicklung unseres Lebens in gewissem Maße gefördert und hat eine breite Palette von Anwendungen im wirklichen Leben. Zum Beispiel ist der auf dem Raman -Effekt basierende optische Raman -Verstärker ein typischer Vertreter.

Der optische Raman -Verstärker ist ein optischer Verstärker, der auf dem Raman -Effekt basiert. Das aktive Raman -Medium ist normalerweise eine optische Faser, kann aber auch ein Kristall, eine Wellenleiterstruktur in einem photonischen integrierten Schaltkreis, einem Gas oder einem flüssigen Medium sein. Das Signallicht, das sich in der gleichen Richtung oder gegenüber dem Pumpenlicht befindet, wird verstärkt, und seine Wellenlänge beträgt normalerweise zehn Nanometer, die kleiner als das Pumpenlicht sind. Bei der Quarzfaser wird bei 1 - 15 THz die Spitzenverstärkung erhalten, wenn die Frequenz der Pumpenlicht und das Signallicht abgesetzt wird. Der optische Raman -Verstärker hängt von der Zusammensetzung des Faserkerns ab.

Bei Verwendung in Kommunikationssystemen können optische Raman -Verstärker mit Erbium -Faserverstärkern verglichen werden. Im Vergleich zu letzteren umfassen ihre Funktionen:

Raman optische Verstärker können in verschiedenen Wellenlängenregionen arbeiten, solange es eine geeignete Pumpenlichtquelle gibt. Raman optische Verstärker erfordern eine hohe Pumpenleistung (um die Sicherheit des Lasers zu verbessern) und hohe Pumphelligkeit und können auch hohe Ausgangsleistung erzeugen. Die Rauschfigur des optischen Raman -Verstärkers ist sehr klein. Mit anderen Worten, sie übertragen Pumpenrauschen direkter als Laserverstärker. Wenn das Pumpenlicht polarisiert ist, hängt die Raman -Verstärkung auch vom Polarisationszustand ab. Dieser Effekt ist im Allgemeinen unerwünscht, kann jedoch unter Verwendung von zwei Polarisation - gekoppelten Pumpendioden oder Pumpendepolarisatoren unterdrückt werden.

Der optische Raman -Verstärker wird durch kontinuierliches Licht in einem Diodenlaser gepumpt. Wenn Pumpenimpulse in die gleiche Richtung verwendet werden, können auch Ultra - kurze Impulse effektiv verstärkt werden. Die Gruppengeschwindigkeitsfehlanpassung kann jedoch die effektive Wechselwirkungslänge stark einschränken, insbesondere wenn die Pulslänge weniger als 1 ps beträgt.

Die Faser im optischen Raman -Verstärker muss nicht mit seltenen Erdionen dotiert werden. Theoretisch erfüllt gewöhnliche Einzelfaser -Faser die Bedingungen, aber in praktischen Anwendungen eignen sich optische Raman -Verstärker besser für Übertragungsfasern (siehe verteilte Verstärker). Einige spezielle Fasern können jedoch den Raman -Gewinn erhöhen, da bestimmte Doping (z. B. Germanium) den Raman Cross - -abschnitt erhöhen können, oder nur, weil der effektive Modusbereich klein ist. Diese Fasern sind für optische Raman -Verstärker geeignet, die nur ein kleiner Faserabschnitt im Verstärkungsprozess sind.

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