Was ist ein optischer Raman-Verstärker?

Der optische Raman-Verstärker ist ein wichtiger Teil des Kommunikationssystems mit dichtem Wellenlängenmultiplex.In vielen nichtlinearen optischen Medien bewirkt die Streuung von Pumplicht mit kürzerer Wellenlänge, dass ein kleiner Teil der einfallenden Leistung auf einen anderen Strahl übertragen wird, dessen Frequenz nach unten verschoben ist.Der Betrag der Frequenzverschiebung nach unten wird durch den Vibrationsmodus des Mediums bestimmt.Dieser Vorgang wird als ziehender Mann-Effekt bezeichnet.

Hier 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 im Bereich der Lichtstreuung und gewann 1930 den Nobelpreis für Physik. Er starb 1970 im Alter von 82 Jahren. Er gewann den Nobelpreis für Physik 1930 in Anerkennung seiner Forschung und Entdeckung des Gesetzes Licht nach ihm benannt.

Am Nachmittag des 28. Februar 1928 machte Raman ein sehr schönes und entscheidendes Experiment mit monochromatischem Licht als Lichtquelle.Betrachten Sie sein gestreutes Licht, der Bereich, der vom Strahlteiler mit bloßem Auge sichtbar ist, ist ein blaues und grünes Licht, zwei oder mehr scharfe helle Linien.Jede Zeile hat eine entsprechende variable einfallende Streustrahlung.Im Allgemeinen wird die Frequenz niedriger als die der gestreuten Strahlen, und gelegentlich ist die Frequenz der gestreuten Strahlen höher als die der einfallenden Strahlen, aber die Intensität ist noch schwächer.Die Nachricht von Ramans Entdeckung abnormaler Streuung verbreitete sich auf der ganzen Welt und löste eine heftige Reaktion aus.Viele Laboratorien haben seine Ergebnisse wiederholt, bestätigt und weiterentwickelt.

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?
Einen besonderen Effekt hat das Phänomen der Lichtstreuung, ähnlich dem Compton-Effekt der Röntgenstreuung.Die Frequenz des Lichts ändert sich nach der Streuung."Raman-Streuung" bezieht sich auf eine bestimmte Frequenz der laserbestrahlten auf die Probenoberfläche, Moleküle und Photonen, die Energiesubstanz übertragen und einen Schwingungszustand erzeugen (z. B. Atome verzerren und schwingen, die Schwingung und Schwingung) chemisch) unterschiedlich von der Art und Weise und Umfang auftreten.Ändert und streut dann Licht unterschiedlicher Frequenzen.Die Frequenzänderung wird durch die Eigenschaften des Streumaterials bestimmt.Verschiedene Arten von Atomgruppen schwingen auf einzigartige Weise, sodass sie Streulicht mit einem bestimmten Frequenzunterschied zum einfallenden Licht erzeugen können.Dieses Spektrum wird als „Fingerprint-Spektrum“ bezeichnet und kann verfolgt werden.Dieses Prinzip bestimmt die Art der Moleküle, aus denen eine Substanz besteht.Dies wurde 1928 von Raman entdeckt, als er den Streuprozess von Licht untersuchte.Die Raman-Spektroskopie ist das Ergebnis der Überlagerung der Schwingungsenergie oder Rotationsenergie des Moleküls und der Photonenenergie, wenn das einfallende Photon mit dem Molekül kollidiert.Daher ist die Raman-Spektroskopie als Ergänzung zur Infrarot-Spektroskopie eine mächtige Waffe zur Untersuchung der molekularen Struktur.

Die Anwendung des Raman-Effekts im Leben
Die Entdeckung des Raman-Effekts hat die Entwicklung unseres Lebens ein Stück weit vorangetrieben und findet im realen Leben vielfältige Anwendung.Ein typischer Vertreter ist beispielsweise der auf dem Raman-Effekt basierende optische Raman-Verstärker.

Der optische Raman-Verstärker ist ein optischer Verstärker, der auf dem Raman-Effekt basiert.Das Raman-aktive Medium ist normalerweise eine optische Faser, aber es kann auch ein Kristall, eine Wellenleiterstruktur in einem photonischen integrierten Schaltkreis, ein Gas oder ein flüssiges Medium sein.Das Signallicht, das in der gleichen Richtung oder entgegengesetzt zum Pumplicht ist, wird verstärkt, und seine Wellenlänge ist normalerweise einige zehn Nanometer kleiner als die des Pumplichts.Für die Quarzfaser wird die Spitzenverstärkung erhalten, wenn die Frequenz des Pumplichts und des Signallichts auf 1–15 THz verstimmt ist.Der optische Raman-Verstärker hängt von der Zusammensetzung des Faserkerns ab.

Bei Verwendung in Kommunikationssystemen können optische Raman-Verstärker mit Erbium-dotierten Faserverstärkern verglichen werden.Im Vergleich zu letzterem gehören zu ihren Merkmalen:

Optische Raman-Verstärker können in verschiedenen Wellenlängenbereichen arbeiten, solange eine geeignete Pumplichtquelle vorhanden ist.Optische Raman-Verstärker erfordern eine hohe Pumpleistung (um die Sicherheit des Lasers zu verbessern) und eine hohe Pumphelligkeit und können auch eine hohe Ausgangsleistung erzeugen.Die Rauschzahl des optischen Raman-Verstärkers ist sehr klein.Mit anderen Worten, sie übertragen das Pumprauschen direkter auf Signallicht als Laserverstärker.Wenn das Pumplicht polarisiert ist, hängt die Raman-Verstärkung auch vom Polarisationszustand ab.Dieser Effekt ist im Allgemeinen unerwünscht, kann aber durch Verwendung von zwei polarisationsgekoppelten Pumpdioden oder Pumpdepolarisatoren unterdrückt werden.

Der optische Raman-Verstärker wird durch kontinuierliches Licht in einem Diodenlaser gepumpt.Werden Pumppulse in die gleiche Richtung verwendet, können auch ultrakurze Pulse effektiv verstärkt werden.Die Gruppengeschwindigkeitsfehlanpassung kann jedoch die effektive Wechselwirkungslänge stark einschränken, insbesondere wenn die Impulslänge weniger als 1 ps beträgt.

Die Faser im optischen Raman-Verstärker muss nicht mit Seltenerdionen dotiert werden.Theoretisch erfüllt gewöhnliche Singlemode-Faser die Bedingungen, aber in praktischen Anwendungen sind optische Raman-Verstärker besser für Übertragungsfasern geeignet (siehe verteilte Verstärker).Einige spezielle Fasern können jedoch die Raman-Verstärkung erhöhen, da bestimmte Dotierungen (wie Germanium) den Raman-Querschnitt erhöhen können oder einfach weil die effektive Modenfläche klein ist.Diese Fasern eignen sich für optische Raman-Verstärker, die nur ein kleiner Faserabschnitt sind, der im Verstärkungsprozess verwendet wird.

Zu guter Letzt
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Postzeit: 06. Dezember 2021