目前广泛使用的EDFA只能工作在1530~1564nm之间的C波段，为了满足全波光纤工作窗口的需要，科学家们已找到一种能够与全波光纤工作窗口相匹配的光放大器，那就是光纤拉曼放大器（FRA）。光纤拉曼放大器已成功地应用于DWDM系统和无中继海底光缆系统中。

一、光纤拉曼放大器的工作原理——拉曼散射光频等于信号光频

      与EDFA利用掺铒光纤作为它的增益介质不同，分布式光纤拉曼放大器（DRA）利用系统中的传输光纤作为它的增益介质。研究发现，石英光纤具有很宽的受激拉曼散射（SRS）增益谱。光纤拉曼放大器基于非线性光学效应的原理，利用强泵浦光通过光纤传输时产生受激拉曼散射，使组成光纤的石英晶格振动和泵浦光之间发生相互作用，产生比泵浦光波长还长的散射光（斯托克斯光），即频率差为（ωp-ΩR）的散射光。拉曼散射光非常弱，1928年才被印度物理学家拉曼等人发现。该散射光与波长相同的信号光ωs重叠，从而使弱信号光放大，获得拉曼增益。就石英玻璃而言，泵浦光波长与待放大信号光波长之间的频率差大约为13THz，在1.5μm波段，它相当于约100nm的波长差，即有100nm的增益带宽。

       采用拉曼放大时，放大波段只依赖于泵浦光的波长，没有像EDFA那样的放大波段的限制。从原理上讲，只要采用合适的泵浦光波长，就完全可以对任意输入光进行放大。

       分布式光纤拉曼放大器采用强泵浦光对传输光纤进行泵浦，可以采用前向泵浦，也可以采用后向泵浦，因后向泵浦减小了泵浦光和信号光相互作用的长度，从而也就减小了泵浦噪声对信号光的影响，所以通常采用后向泵浦。图8.2.1表示采用前向泵浦的分布式光纤拉曼放大器的构成和工作原理示意图。

图8.2.1分布式光纤拉曼放大器

a）构成图b）工作原理图解

图8.2.2拉曼色散发现者——印度科学家拉曼（C.V.Raman，1888—1970年）

印度科学家拉曼发现拉曼散射效应

       拉曼天资出众，16岁大学毕业，19岁又以优异成绩获硕士学位。1906年，年仅18岁的拉曼就在英国著名科学杂志《自然》上发表了关于光的衍射效应论文。1917年加尔各答大学破例聘请他担任物理学教授。

       1921年夏天，33岁的拉曼从印度乘坐客轮去英国参加会议，并准备去英国皇家学会发表演讲。在这之前，拉曼对海水的蓝色已思考了许久，他并不认同著名物理学家瑞利对深海的蓝色只不过是天空蓝色被海水反射所致的解释。所以，他决心借助这次出行，进行实地考察。为此，他行装里准备了一套实验装置：几个尼科尔棱镜、小望远镜、狭缝，甚至还有一片光栅。望远镜两头装上尼科尔棱镜当起偏器和检偏器，随时都可以进行实验。实验证实，海水的颜色并非由天空颜色引起，而是海水本身的一种性质。拉曼认为这一定是起因于水分子对光的散射。他在回程的轮船上写了两篇论文，讨论这一现象，论文在中途停靠时先后寄往英国，发表在伦敦的两家杂志上。

1923年，他的学生第一次观察到了光在纯水或纯酒精中散射时水颜色改变的现象。1928年2月28日下午，拉曼决定采用单色光作光源，他从目测分光镜观看液体散射光，看到在蓝光和绿光的区域里，有两根以上的尖锐亮线，每一条入射谱线都有相应的散射光线。一般情况，散射光线的频率比入射光线的低，偶尔也观察到比入射光线频率高的散射光线，但强度更弱些。不久，人们开始把拉曼的这种新发现称为拉曼效应。1930年，美国光谱学家武德（R.W.Wood）把频率变低的散射光线称为斯托克斯线；把频率变高的光线称为反斯托克斯线。

1928年，印度物理学家拉曼发现了拉曼效应，即拉曼散射（RamanScatter-ing），在拉曼宣布发现这一效应之后几个月，苏联的兰兹伯格（G.Landsberg）和曼德尔斯坦（L.Mandelstam）也独立地发现了这一效应。所谓拉曼散射是指光波被介质散射后其光波频率发生变化的现象。为此，拉曼（C.V.Raman，1888—1970年）于1930年获得了诺贝尔物理学奖。

二、光纤拉曼增益和带宽——信号光与泵浦光频差不同增益也不同