라만 광섬유증폭기 (Raman Fiber Amplifier)
한 줄 정의: 광섬유 안의 유도 라만 산란을 이용해 강한 펌프광의 에너지를 신호광으로 옮겨 증폭하는 장치입니다.
쉽게 풀면
실리카 광섬유에 강한 레이저(펌프)를 넣으면, 이 빛의 에너지 일부가 조금 더 긴 파장의 빛으로 옮겨 갈 수 있습니다. 그 긴 파장에 통신 신호를 맞춰 두면 신호가 광섬유를 지나면서 점점 세집니다. 별도의 특수 광섬유 없이 전송용 광섬유 자체를 증폭 매질로 쓸 수 있다는 것이 장점입니다.
왜 중요한가
펌프 파장만 바꾸면 증폭 대역을 옮길 수 있어 어븀첨가 광섬유증폭기가 다루지 못하는 대역까지 확장할 수 있습니다. 장거리·초광대역 전송 실험에서 잡음을 낮추기 위해 EDFA와 함께 하이브리드로 많이 쓰입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"후방 펌핑 분포형 라만 증폭을 적용하여 80 km 스팬의 유효 잡음지수를 약 3 dB 개선하였다."
전송 광섬유 전체에 걸쳐 조금씩 증폭해 신호가 너무 약해지기 전에 보강함으로써 잡음을 줄였다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
실리카에서 라만 이득은 펌프보다 약 13 THz 낮은 주파수(1550 nm 대역에서는 약 100 nm 긴 파장)에서 최대가 됩니다. 여러 파장의 펌프를 조합하면 넓고 평탄한 이득 대역을 만들 수 있습니다. 반면 큰 펌프 파워가 필요하고, 펌프 잡음 전달·레일리 후방산란으로 인한 잡음 같은 설계 과제가 있습니다.
주의할 점
분포형(전송 광섬유 사용)과 집중형(별도 광섬유 코일 사용) 라만 증폭기를 구분해야 합니다. 유도 라만 산란 항목이 물리 현상 자체를 다룬다면, 이 항목은 그 현상을 증폭에 활용한 장치를 다룹니다.