双向多波长泵浦喇曼光纤放大器的优化算法

通过合理分析提出了便于计算多波长双向抽运光纤拉曼放大器信号及噪声功率的实用数值模型,给出求解信号和噪声功率的快速算法。在定义抽运方向度为前向抽运功率与总抽运功率值的比值后,通过对计算结果的分析发现信道平均放大自发辐射噪声功率随着抽运方向度的提高而单调递减;而信道平均双重瑞利散射噪声功率相对抽运方向度的变化曲线始终成u字形。不同的增益下存在对应的最优抽运方向度,在此抽运方向度下放大器总噪声最低。进而考虑在信号非线性失真的条件下提出了抽运方向度优化的衡量指标。优化后的多波长双向抽运方式不仅能保证对所有信道的平坦放大,而且其综合性能明显高于后向抽运方式。

研究了反向泵浦光纤喇曼放大器中泵浦和信号的求解方法,并且分析了双重瑞利散射噪声的特性,提出了在考虑反向喇曼光放大作用时,双重瑞利散射噪声的表达式。给出了在加入光隔离器进行抑制后,双重瑞利散射噪声的计算方法,并进行了模拟分析,得出了放置光隔离器的最佳位置。

对双向抽运拉曼光纤放大器(rfa)的噪声特性、增益饱和及抽运功率转换效率进行了详细研究。结果表明,双向抽运拉曼光纤放大器的噪声特性介于前向抽运与后向抽运之间,但主要取决于前向抽运方式所导致的噪声特性;双向抽运方式的饱和功率低于单向抽运方式的饱和功率,同前向抽运与后向抽运提供的增益比例有关;双向抽运方式的抽运功率转换效率同信号光功率及前、后向抽运提供的增益有关,当信号光功率较低时,增加前向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率,而信号光功率较高时,增加后向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率。研究一种配置(情况3)的双向抽运拉曼光纤放大器,可以完全补偿100km传输线路的损耗(包括无源器件的损耗),最低光信噪比为30.21db。

研究了1064nm波长双向泵浦的掺铥石英光纤放大器(tdsfa),测量了信号开关增益随泵浦功率和信号波长的变化情况.在最大入纤功率1400mw泵浦下,放大器在1485～1517nm的较宽范围内具有放大能力,最大增益3.76db.分析表明,弱的基态吸收和强的激发态吸收限制了放大器增益的进一步提高,表明上转换泵浦的tdsfa是可行的.

提出了用打靶法计算双向泵浦的拉曼放大器传输方程的算法。该算法不仅可以求解前向泵浦、背向泵浦的拉曼放大器传输方程,也可以计算双向泵浦的拉曼放大器传输方程。该算法利用了先猜测,再修正的逐渐逼近的方法来求解传输方程。利用该算法,对用三波长拉曼光纤激光器泵浦的拉曼放大器进行了优化设计,在波长分别为1427nm,1445nm和1466nm,功率分别为500mw,120mw,400mw时,获得了1db带宽约为40nm的结果,并用试验进行了验证。　

基于双向抽运拉曼放大器的功率耦合方程,采用遗传算法和级链的全局收敛的broyden方法,提出一种优化设计不同形式双向抽运宽带光纤拉曼放大器的自动配置算法。该算法的特点是计算速度快、收敛性好、适应面广。通过对单光纤的分布式、具有不同增益要求的分立式以及不同周期的色散管理结构的分布式双向抽运拉曼放大器的设计表明:在10thz的增益带宽内,放大器的增益平坦度均优于±0.6db,表明了该算法的可行性。此方法为采用双向抽运技术的拉曼放大器及其相应的全拉曼光纤传输系统的设计提供了一个公共平台

学号10043112姓名黄任军 第1页共16页 哈尔滨学院答题纸 课程光纤通信2013－2014学年第1学期 课程代码40425012专业班级电气自动化10-1班 姓名：黄任军学号：10043112 成绩评阅人 检查项目权重得分 (1)选题意义：文献分析是否透 彻，选题是否为研究领域的前 沿或热点话题。 20 (2)学术价值和应用价值：论文 结构是否合理，概念是否准确， 论证是否合乎逻辑；分析问题 是否有一定的深度，解决问题 是否有一定的创新。 40 (3)论文摘要：摘要能否简要地 阐明研究目的、方法、范围、 结果及结论。 20 (4)论文格式：论文格式符合 要求。 10 (5)文献引用：文献格式是否规 范，引用是否够全面。 10 合计100 学号100

重点讨论和介绍了喇曼光纤放大器(rfa)在长跨距sdh线路中的应用,及产品设计中需要考虑和解决的问题,探讨了超长跨距sdh光传输系统的实现方案和测试结果。首次给出了rfa在国内2.5gbit/s系统200kmg.652光纤上的现场应用结果,对rfa的推广和应用具有积极的参考意义。

在考虑了增益介质的色散、非线性效应、增益以及损耗后,推导出超短光脉冲在分布式光纤放大器中的基本传输方程,采用分步傅里叶变换法数值模拟了皮秒光脉冲的放大传输状态,重点分析了群速度色散和三阶色散对光脉冲特性的影响。

根据不同的泵浦方式,对多模光纤放大器运用多模速率方程组,采用四阶龙格-库塔法数值计算和分析了在不同泵浦方式下的泵浦效率和信号光在光纤放大器中的传输、放大行为,并研究了在光纤放大器光纤长度有微小变化(mm量级)的情况下,输出光的光束质量与光纤长度的关系。结果表明:输出信号光的光束质量因子随光纤长度微小变化而呈准周期变化,周期与信号光耦合入光纤放大器的本征模式间的传播常数差有关。

考虑了高阶色散,利用泵浦波、信号波和闲频波耦合方程,推导出了高非线性光纤中信号增益的表达式。该文研究表明光参量放大器的增益与零色散波长附近的泵浦波的波长取值具有相关性。泵浦波波长与零色散波长的值相近时,可以得到较大的增益带宽和较高的增益。当泵浦波波长和零色散波长之差超过一定值时,带宽和增益就会变小。

研究了百皮秒脉冲在掺镱双包层光纤放大器(yddcfa)中的放大特性及非线性效应。在1053nm波段,分别对重复频率为70mhz的准连续百皮秒信号和1hz的单脉冲百皮秒信号进行了放大。准连续脉冲输入信号平均功率为55mw,谱宽为0.016nm,饱和增益为7.02db,使用法布里-珀罗(f-p)干涉仪测量自相位调制(spm)效应引起的信号光谱展宽为0.01nm。单脉冲输入信号峰值功率为8.1w,在输出峰值功率为6950w、增益为29.3db时发生受激拉曼散射(srs)效应,利用光纤布拉格光栅拉伸扫描的方法,观察到spm和srs效应引起的光谱变化,利用单模光纤的色散作用分离信号脉冲和斯托克斯脉冲,对srs现象进行了判断,解决了单脉冲光谱不易观察的问题。实验结果表明,srs效应是制约百皮秒脉冲放大的主要因素。

利用打靶法对单波长双向抽运拉曼光纤放大器的开关增益问题进行了数值仿真研究,结果表明,在小信号的情况下,只要抽运光的总功率不变,信号光的开关增益几乎与正反向抽运光功率的分配比例无关,此结果和小信号情况下的解析解结论一致。当信号光功率增大到对抽运光的消耗不能忽略时,其开关增益随着正向抽运光功率百分比的增大而略有增大。另外,也给出了几种不同输入信号入纤光功率、不同正反向抽运光功率分配情况下的信号光、正反向抽运光和总光功率沿光纤长度的分布。

为了提高多模光纤放大器输出光束质量,基于多模纤芯中各个模式的传输和放大机理,提出了一种新的模式控制方法——增益-损耗控制,通过变化纤芯中掺杂的浓度、形状和材料,实现对高阶模式的抑制。根据多模纤芯双包层掺镱光纤放大器模型,对基于增益-损耗控制的选模特性进行了数值模拟和实例分析,得到了优化设计方法。结果表明,该方法可以有效抑制放大器中的高阶模,输出基模功率百分比可达90%以上。

光纤通信放大器

光纤放大器MF-06R规格书

基恩士FS-N光纤放大器说明书

运用工程化掺铒光纤放大器模拟理论方法，基于国产１４８０ｎｍｌｄ泵源和国产ｅｒ＾３＋／ａｌ＾３＋共掺杂光纤，从理论和实验上分析比较了新型两段级联泵浦与普通单段双泵两种结构ｅｄｆａ的增益、功率和限幅特性。两段级联ｅｄｆａ比单段ｅｄｆａ的增益、３ｄｂ饱和输出功率和动态范围分别提高了５ｄｂ、１ｄｂ和１２ｄｂ，泵浦光转换效率改善了２０％。

由多通放大器的理论计算了脉冲的放大特性，并进行了钛宝石的四程放大实验。当输入信号光为１ｍｊ时，通过四程放大，获得ｔ２０ｍｊ的脉冲输出。

介绍光纤放大器的类型、放大器的应用方式、中继段增长的计算方法以及光纤放大器在工程应用中的注意事项.

分析了利用单通道双向放大器拓展时频传递距离时的主要噪声来源,并对不同长度链路中spba噪声对接收信噪比和时间传递秒稳定度损失的影响进行仿真。采用光纤双向时间比对系统,对200km链路条件下spba引入的授时稳定度损失的影响进行测试,实验结果表明:spba能在完全保证链路对称性的前提下拓展传递距离,实验中未观测到spba导致的时间传递系统不稳定;200km链路中,加入一个spba引入的双向比对误差均方差为19.2ps,劣化秒稳定性约4.0×10-11。

为了研究抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器性能的影响,基于已有的耦合方程,采用数值仿真方法,分析了不同抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器的增益、增益饱和以及抽运功率转换效率的影响。结果表明,双向抽运光纤喇曼放大器的增益、增益饱和以及抽运功率转换效率特性均介于同向和反向抽运光纤喇曼放大器之间,并且随着同向抽运功率在抽运总功率中所占比例的升高,增益、增益饱和功率和抽运功率转换效率的数值增加;大信号、抽运功率较大时,抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器性能的影响显著。这对双向抽运光纤喇曼放大器和光纤激光研究具有一定的参考价值。