Рассеяние Мандельштама - Бриллюэна на генерируемой акустической волне

Вынужденное комбинационное рассеяние (Раман-эффект)

Вынужденное рассеяние Рамана (SRS) вызывает ухудшение сигнала только тогда, когда уровень оптической мощности оказывается высок. Его влияние чем-то похоже на рассеяние Бриллюэна, но излучение света сдвигается в область существенно более низких частот (между 10 и 15 ТГц) для 1550 нм окна. Кроме этого сдвинутая низкочастотная составляющая имеет значи­тельно более широкую полосу, чем полоса Бриллюэна (около 7 ТГц). В системах WDM влияние этого типа рассеяния заключается в перераспреде­лении мощности из коротковолновых в длинноволновые каналы. В этом случае это явление работает как рамановский усилитель и длинноволновые каналы усиливаются за счет коротковолновых каналов до тех пор, пока раз­ница в длинах волн лежит в полосе частот рамановского усиления. Это яв­ление может возникнуть в кварцевом волокне, где усиление может стать результатом использования шага между каналами 200 нм.

В конфигурации WDM больше всего обед­няется самый коротковолновой канал, так как мощность из него может перека­чиваться во многие каналы одновременно. Такое перераспределение мощ­ности между каналами можно определить по характеристикам системы, так как оно зависит от характера расположения бит. Усиление происходит тог­да, когда двоичные 1 присутствуют в обоих каналах одновременно. Такое усиление, зависящее от характера сигнала, ведет к увеличению флуктуации мощности, которая увеличивает уровень шума приемника и ухудшает его характеристики. Романовских перекрестных помех можно избежать, если мощ­ности каналов сделать такими малыми, что рамановское усиление окажется незначительным на всей длине волокна. Особое внимание должно быть уде­лено SRS тогда, когда несколько усилителей включено последовательно друг с другом. Эти усилители добавляют шум, который теряет от рамановского рассеяния меньше, чем желаемый сигнал. В результате происходит ухудше­ние отношения сигнал/шум на удаленном конце у приемника.

SRS может возникнуть в системах, использующих как одномодовое, так и многомодовое волокно. Для того, чтобы наблюдать SRS при наличии только одного канала, без использования оптического усилителя, необходимо иметь уровень сигнала порядка +30 дБм или выше. Однако, коротковолновые сиг­налы систем WDM с большим шагом между каналами могут испытывать ухуд­шение отношения сигнал/шум, когда часть их мощности будет перекачивать­ся в длинноволновые каналы, благодаря явлению SRS. Это приводит к ограничению общей емкости системы, учитывая ограничения на общее число каналов WDM, их шага по сетке частот (длин волн), общей длины системы и средней входной мощности. Порог, при котором в многоканальной системе на­блюдается ухудшение на 1 дБ, вызванное наличием рамановского усиления в волокне без сдвига дисперсии, может быть оценен из неравенства:

[мВт×нм×Мм] (7.4)

где — суммарная мощность всех каналов WDM (мВт), — полоса опти­ческого спектра (нм), в которой распределены эти каналы, L_eff — эффектив­ная длина, выраженная в мегаметрах — Мм. SRS практически не вносит ухудшений в одноканальные системы. Однако оно может ограничить возможности систем WDM.

Спектры рассеяния Бриллюэна (а) и рассеяния Рамана (б)