Bộ khuyếch đại quang Raman dựa trên hiệu ứng tán xạ Raman kích thích (SRS) . SRS khác phát xạ kích thích ở chỗ: Trong trường hợp phát xạ kích thích thì một photon tới kích thích sự phát xạ của một photon khác giống hệt mà khơng bị mất năng lượng của nĩ. Trong trường hợp SRS thì photon bơm sẽ mất một phần năng lượng và tạo ra một photon khác cĩ tần số nhỏ hơn. Phần năng lượng mất đi bị hấp thụ bởi mơi trường dưới dạng dao động phân tử. Do đĩ bộ khuyếch đại Raman phải được bơm quang để cĩ thể khuyếch đại. Luồng bơm và tín hiệu ở tần sốωpvà ωsđược đưa vào sợi quang thơng qua một coupler quang. Năng lượng sẽ được truyền từ sĩng bơm sang tín hiệu vì cả sĩng bơm và tín hiệu cùng truyền trong sợi quang. Bước sĩng bơm được lựa chọn theo phương thức mà một trong số các ánh sáng Stoke chính là bước sĩng tín hiệu: trong điều kiện này, tín hiệu hoạt động như một mầm cho quá trình tán xạ kích thích.
Hình 2.4- Nguyên lý bơm thuận và bơm ngược.
Nguồn bơm là điểm trở ngại chủ yếu của thiết bị khuyếch đại quang Raman. Trong thực tế hầu hết các thí nghiệm đã được thực hiện với các thiết bị laser Nd:YAG cồng kềnh. Đối với các thiết bị khuyếch đại quang Raman, cĩ hai kiểu bơm cơ bản là bơm thuận và bơm ngược. Trong cấu hình bơm thuận, tín hiệu và cơng suất bơm được đưa vào sợi cùng một chiều, trong khi đĩ, với cấu hình bơm ngược, tín hiệu và sĩng bơm được ghép vào hai đầu của sợi quang và truyền theo hướng ngược nhau. Trong trường hợp đầu, bộ khuyếch đại Raman sử dụng tốt như là bộ khuyếch đại cơng suất, làm mạnh tín hiệu tại đầu vào. Cấu hình thứ hai thì phù hợp hơn với ứng dụng khuyếch đại các tín hiệu yếu tại đầu thu. Cấu hình bơm ngược cĩ ưu điểm là sự dao động cơng suất bơm vừa phải, đây cũng là cấu hình thường được sử dụng trong thực tế. Ngồi ra cũng cĩ thể sử dụng cấu hình bơm hai chiều hoặc sử dụng nhiều sĩng bơm để mở rộng và làm bằng phẳng phổ khuyếch đại Raman. Coupler Laser bơm Laser bơm Laser bơm Laser bơm Khối điền khiển
1
λ λ2 λ3 λ4
Sợi quang
WDM