Оптические усилители на основе эффекта вынужденного комбинированного рассеивания (рамановские усилители)

21 февраля 1928 г. Ландсберг и Мандельштам обнаружили эффект комбинационного рассеяния света (они зарегистрировали новые линии спектра, возникшие в результате модуляции рассеянного света колебаниями атомов кристаллической решетки в оптическом диапазоне частот). О своем открытии они сообщили на коллоквиуме от 27 апреля 1928 г. и опубликовали соответствующие научные результаты в советском и двух немецких журналах.

Индийский ученый Чандрасекара Венката Раман обнаружил новые линии спектра в исследуемом им излучении 28 февраля 1928 года, т.е. на неделю позже, чем Ландсберг и Мандельштам. Однако, индийские физики опубликовали 16 работ по поведению света в жидкостях и парах на момент выхода публикации Ландсберга и Мандельштама по комбинационному рассеянию света в кристаллах. Несмотря на то, что советские физики проводили свои исследования по рассеянию света с 1918 г и абсолютно независимо от Рамана, Нобелевская премия по физике 1930 года была присуждена лишь Раману "за его работы по рассеянию света и за открытие эффекта, названного по его имени". С тех пор комбинационное рассеяние света в иностранной литературе носит название "эффект Рамана" (Raman effect) или "Рамановское рассеяние" (Raman scattering) и, следовательно, усилитель, использующий в своей основе данное физическое явление, называется Рамановским. В русскоязычной научной литературе, вслед за классиками молекулярного рассеяния света Ландсбергом, Мандельштамом, Фабелинским и многими другими советскими учеными, данное явление традиционно называется "комбинационным рассеянием света", а усилители, следовательно, называются "ВКР-усилителями" (ВКР - вынужденное комбинационное рассеяние). И несмотря на то, что термин "комбинационное рассеяние" употребляется только русскоязычными учеными и в русскоязычных учебниках, такое положение вряд ли изменится, поскольку сопротивление несправедливому решению нобелевского комитета от 1930 года до сих пор весьма велико.

В волоконно-оптических линиях связи применяются полупроводниковые оптические усилители, Оптические усилители, использующие нелинейные явления в оптоволокне (эффект рассеяния), Оптические усилители на ОВ, легированном редкоземельными элементами, Оптические усилители, легированные эрбием (EDFA).

Технологии DWDM и оптические усилители в настоящее время являются одними из главнейших направлений в области развития опто-волоконных систем телекоммуникации. Технология DWDM революционно увеличила пропускную способность оптических систем передачи. К сегодняшнему дню пропускная способность коммерческих систем превысила 1 Тбит/с. Для дальнейшего увеличения пропускной способности необходимо повысить спектральную эффективность систем в диапазонах C и L или использовать диапазоны вне полосы усиления эрбиевых усилителей. Рамановские усилители (FRA) работающие на основе эффекта вынужденного комбинационного рассеивания (SRS - stimulated Raman scattering) представляют возможность повышения емкости оптических систем передачи в будущем используя оба из вышеуказанных подходов.

Эффект вынужденного комбинационного рассеивания можно увидеть, наблюдая, например, за монохроматическим световым пучком, полученным с помощью лазера, при его прохождении через прозрачный газ, жидкость или твердое тело. В отсутствие промежуточных веществ лазерное излучение было бы одноцветным. Однако при столкновении света с веществом фотоны в результате упругих столкновений с молекулами прозрачного вещества теряют или выигрывают энергию. Следствием этого является возникновение линий дополнительных цветов, называемых рамановским спектром, соответствующих увеличенным или уменьшенным длинам волн по сравнению с длиной волны первоначального излучением. Вид этого спектра зависит от природы вещества, рассеивающего свет.

Статья в тему

Система централизованного контроля температуры
Система централизованного контроля температуры (СЦКТ) предназначена для измерения температуры объекта и получении информации о выходе температуры разных точек объекта за границы уставок. Система централизованного контроля (СЦК) позволяет собирать и обрабатывать большое количество ...