反向泵浦光纖喇曼放大器中雙重瑞利散射噪聲的抑制

針對多芯光纖完善了描述抽運(yùn)光、信號光和stokes信號的速率方程組.考慮了溫差對受激布里淵散射的影響,利用有限元法求解溫度分布方程組,分析了前向和后向抽運(yùn)方式、對流系數(shù)、stokes初始功率、光纖摻雜粒子密度和光纖長度對受激布里淵散射增益的影響.研究表明:后向抽運(yùn)方式在抑制受激布里淵散射方面具有明顯優(yōu)勢;減小對流系數(shù)有助于抑制受激布里淵散射;提高光纖摻雜密度能夠加強(qiáng)抑制受激布里淵散射,同時(shí)也有助于提高光纖放大器的斜率效率.比較了在相同最佳光纖長度條件下,單芯和19芯光纖放大器的最高工作溫度和受激布里淵散射增益.在受激布里淵散射增益小于閾值的前提下,19芯光纖放大器比單芯光纖放大器具有較低的最高工作溫度,為進(jìn)一步提升輸出功率提供了更大空間.

在變步長的龍格庫塔法的基礎(chǔ)上,提出利用打靶法,通過先猜測再修正的逐漸逼近的方法來確定計(jì)算初始值,進(jìn)而求解雙向泵浦喇曼放大器的功率耦合方程。并利用此算法對三泵浦波長的喇曼放大器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選擇泵浦波長分別為1427nm、1445nm和1466nm時(shí)進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了1db帶寬35nm左右的較好的增益平坦度。

運(yùn)用工程化摻鉺光纖放大器模擬理論方法，基于國產(chǎn)１４８０ｎｍｌｄ泵源和國產(chǎn)ｅｒ＾３＋／ａｌ＾３＋共摻雜光纖，從理論和實(shí)驗(yàn)上分析比較了新型兩段級聯(lián)泵浦與普通單段雙泵兩種結(jié)構(gòu)ｅｄｆａ的增益、功率和限幅特性。兩段級聯(lián)ｅｄｆａ比單段ｅｄｆａ的增益、３ｄｂ飽和輸出功率和動態(tài)范圍分別提高了５ｄｂ、１ｄｂ和１２ｄｂ，泵浦光轉(zhuǎn)換效率改善了２０％。

提出了用打靶法計(jì)算雙向泵浦的拉曼放大器傳輸方程的算法。該算法不僅可以求解前向泵浦、背向泵浦的拉曼放大器傳輸方程,也可以計(jì)算雙向泵浦的拉曼放大器傳輸方程。該算法利用了先猜測,再修正的逐漸逼近的方法來求解傳輸方程。利用該算法,對用三波長拉曼光纖激光器泵浦的拉曼放大器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),在波長分別為1427nm,1445nm和1466nm,功率分別為500mw,120mw,400mw時(shí),獲得了1db帶寬約為40nm的結(jié)果,并用試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證?！?/p>

利用連續(xù)光纖激光器為泵浦源,對單模石英光纖中的受激喇曼散射進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究在較低功率泵浦下,觀察到由自發(fā)喇曼散射向受激喇曼散射演化的過程中,光譜不斷變窄;當(dāng)stokes波信號功率較強(qiáng)時(shí),觀察到光譜峰值相對于泵浦波的頻移量從440cm-1轉(zhuǎn)化到490cm-1在改進(jìn)耦合系統(tǒng)后,不僅觀察到一級喇曼頻移,并且觀察到了高階stokes光在產(chǎn)生多級喇曼光譜時(shí)能量移動比較復(fù)雜,每兩級的喇曼頻移間隔并不完全相同

精選范本,供參考！ 光纖中的散射光 當(dāng)光（電磁）波射入介質(zhì)時(shí)，若介質(zhì)中存在某些不均勻性（如電場、相位、 粒子數(shù)密度n、聲速v等）使光（電磁）波的傳播發(fā)生變化，有一部分能量偏離 預(yù)定的傳播方向而向空間中其他任意方向彌散開來，這就是光散射。光的散射現(xiàn) 象的表現(xiàn)形式是多種多樣的，從不同的角度出發(fā)，可有不同的分類，但從產(chǎn)物的 物理機(jī)制來看，可以分為兩大類： 第一類是非純凈介質(zhì)中的光散射，該散射現(xiàn)象不是介質(zhì)本身所固有的，而強(qiáng) 烈地依賴于摻雜進(jìn)來的散射中心的性質(zhì)或介質(zhì)本身的純凈度。其規(guī)律主要表現(xiàn) 為：散射光的頻率與入射光的頻率相同；散射光的強(qiáng)度與入射波長成一定關(guān)系。 第二類是純凈介質(zhì)中的散射，即使所考慮的介質(zhì)是由成分相同的純物質(zhì)組 成，其中不含有外來摻雜的質(zhì)點(diǎn)、顆?；蚪Y(jié)構(gòu)缺陷等，仍然有可能產(chǎn)生光的散射 現(xiàn)象，這些散射現(xiàn)象是介質(zhì)本身所固有的，與介質(zhì)本身的純凈度沒有本質(zhì)上的關(guān)

由多通放大器的理論計(jì)算了脈沖的放大特性，并進(jìn)行了鈦寶石的四程放大實(shí)驗(yàn)。當(dāng)輸入信號光為１ｍｊ時(shí)，通過四程放大，獲得ｔ２０ｍｊ的脈沖輸出。

通過合理分析提出了便于計(jì)算多波長雙向抽運(yùn)光纖拉曼放大器信號及噪聲功率的實(shí)用數(shù)值模型,給出求解信號和噪聲功率的快速算法。在定義抽運(yùn)方向度為前向抽運(yùn)功率與總抽運(yùn)功率值的比值后,通過對計(jì)算結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)信道平均放大自發(fā)輻射噪聲功率隨著抽運(yùn)方向度的提高而單調(diào)遞減;而信道平均雙重瑞利散射噪聲功率相對抽運(yùn)方向度的變化曲線始終成u字形。不同的增益下存在對應(yīng)的最優(yōu)抽運(yùn)方向度,在此抽運(yùn)方向度下放大器總噪聲最低。進(jìn)而考慮在信號非線性失真的條件下提出了抽運(yùn)方向度優(yōu)化的衡量指標(biāo)。優(yōu)化后的多波長雙向抽運(yùn)方式不僅能保證對所有信道的平坦放大,而且其綜合性能明顯高于后向抽運(yùn)方式。

對雙向抽運(yùn)拉曼光纖放大器(rfa)的噪聲特性、增益飽和及抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果表明,雙向抽運(yùn)拉曼光纖放大器的噪聲特性介于前向抽運(yùn)與后向抽運(yùn)之間,但主要取決于前向抽運(yùn)方式所導(dǎo)致的噪聲特性;雙向抽運(yùn)方式的飽和功率低于單向抽運(yùn)方式的飽和功率,同前向抽運(yùn)與后向抽運(yùn)提供的增益比例有關(guān);雙向抽運(yùn)方式的抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率同信號光功率及前、后向抽運(yùn)提供的增益有關(guān),當(dāng)信號光功率較低時(shí),增加前向抽運(yùn)的比例可取得較高的抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率,而信號光功率較高時(shí),增加后向抽運(yùn)的比例可取得較高的抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率。研究一種配置(情況3)的雙向抽運(yùn)拉曼光纖放大器,可以完全補(bǔ)償100km傳輸線路的損耗(包括無源器件的損耗),最低光信噪比為30.21db。

為了獲得小體積高功率3~5μm中紅外激光輸出,通過高重復(fù)頻率驅(qū)動調(diào)q技術(shù)和種子注入光放大技術(shù),獲得高功率高光束質(zhì)量1.06μm光纖激光輸出,外置起偏器獲得兩束激光輸出,利用波片偏振旋光原理,實(shí)現(xiàn)兩束偏振態(tài)一致的激光輸出,泵浦非線性晶體ppln進(jìn)行頻率變換,實(shí)現(xiàn)高功率3~5μm中紅外激光輸出。在電源輸入電流60a,調(diào)q驅(qū)動頻率50khz的條件下,獲得最高功率6.2w的3.8μm中紅外激光,1.06μm到3.8μm轉(zhuǎn)化效率為16%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:通過光纖激光器泵浦光參量振蕩器,可獲得高功率3.8μm中紅外激光輸出。

考慮了高階色散,利用泵浦波、信號波和閑頻波耦合方程,推導(dǎo)出了高非線性光纖中信號增益的表達(dá)式。該文研究表明光參量放大器的增益與零色散波長附近的泵浦波的波長取值具有相關(guān)性。泵浦波波長與零色散波長的值相近時(shí),可以得到較大的增益帶寬和較高的增益。當(dāng)泵浦波波長和零色散波長之差超過一定值時(shí),帶寬和增益就會變小。

在考慮了增益介質(zhì)的色散、非線性效應(yīng)、增益以及損耗后,推導(dǎo)出超短光脈沖在分布式光纖放大器中的基本傳輸方程,采用分步傅里葉變換法數(shù)值模擬了皮秒光脈沖的放大傳輸狀態(tài),重點(diǎn)分析了群速度色散和三階色散對光脈沖特性的影響。

在以yag倍頻激光器為光源進(jìn)行階躍型單模石英光纖的受激喇曼散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),隨斯托克斯波級次的增高,產(chǎn)生的模式為光纖所能傳輸?shù)淖罡唠A模式。由于光纖中介質(zhì)對不同的波長具有不同的色散效應(yīng),因此,對能形成導(dǎo)模的斯托克斯波要求其要同時(shí)滿足色散效應(yīng)和受激喇曼位相匹配這兩個條件,才能在光纖中傳輸。根據(jù)理論計(jì)算能夠很好地解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

在以yag倍頻激光器為光源進(jìn)行階躍型單模石英光纖的受激喇曼散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),隨斯托克斯波級次的增高,產(chǎn)生的模式為光纖所能傳輸?shù)淖罡唠A模式。由于光纖中介質(zhì)對不同的波長具有不同的色散效應(yīng),因此,要求形成導(dǎo)模的斯托克斯波能同時(shí)滿足色散效應(yīng)和受激喇曼位相匹配這兩個條件,才能在光纖中傳輸。根據(jù)理論計(jì)算能夠很好的解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

光纖通信放大器

學(xué)號10043112姓名黃任軍 第1頁共16頁 哈爾濱學(xué)院答題紙 課程光纖通信2013－2014學(xué)年第1學(xué)期 課程代碼40425012專業(yè)班級電氣自動化10-1班 姓名：黃任軍學(xué)號：10043112 成績評閱人 檢查項(xiàng)目權(quán)重得分 (1)選題意義：文獻(xiàn)分析是否透 徹，選題是否為研究領(lǐng)域的前 沿或熱點(diǎn)話題。 20 (2)學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值：論文 結(jié)構(gòu)是否合理，概念是否準(zhǔn)確， 論證是否合乎邏輯；分析問題 是否有一定的深度，解決問題 是否有一定的創(chuàng)新。 40 (3)論文摘要：摘要能否簡要地 闡明研究目的、方法、范圍、 結(jié)果及結(jié)論。 20 (4)論文格式：論文格式符合 要求。 10 (5)文獻(xiàn)引用：文獻(xiàn)格式是否規(guī) 范，引用是否夠全面。 10 合計(jì)100 學(xué)號100

重點(diǎn)討論和介紹了喇曼光纖放大器(rfa)在長跨距sdh線路中的應(yīng)用,及產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要考慮和解決的問題,探討了超長跨距sdh光傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案和測試結(jié)果。首次給出了rfa在國內(nèi)2.5gbit/s系統(tǒng)200kmg.652光纖上的現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果,對rfa的推廣和應(yīng)用具有積極的參考意義。

基于已有理論模型,利用1064nm連續(xù)波抽運(yùn)源在不同抽運(yùn)光強(qiáng)下對不同長度光纖抽運(yùn)所產(chǎn)生的受激喇曼散射現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬,并對模擬結(jié)果作了分析.研究發(fā)現(xiàn):發(fā)生受激喇曼散射現(xiàn)象時(shí),抽運(yùn)光強(qiáng)和光纖長度發(fā)生兌換;能量紅移現(xiàn)象普遍存在,包括同階stokes光譜內(nèi)部和不同階的stokes光譜之間.抽運(yùn)光強(qiáng)越大,能量紅移現(xiàn)象越明顯.

為了研究抽運(yùn)功率配置對雙向抽運(yùn)光纖喇曼放大器性能的影響,基于已有的耦合方程,采用數(shù)值仿真方法,分析了不同抽運(yùn)功率配置對雙向抽運(yùn)光纖喇曼放大器的增益、增益飽和以及抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率的影響。結(jié)果表明,雙向抽運(yùn)光纖喇曼放大器的增益、增益飽和以及抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率特性均介于同向和反向抽運(yùn)光纖喇曼放大器之間,并且隨著同向抽運(yùn)功率在抽運(yùn)總功率中所占比例的升高,增益、增益飽和功率和抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率的數(shù)值增加;大信號、抽運(yùn)功率較大時(shí),抽運(yùn)功率配置對雙向抽運(yùn)光纖喇曼放大器性能的影響顯著。這對雙向抽運(yùn)光纖喇曼放大器和光纖激光研究具有一定的參考價(jià)值。

報(bào)道了一臺實(shí)現(xiàn)了雙縱模窄線寬激光輸出的光纖拉曼放大器。利用中心波長1079.7nm的雙縱模窄線寬種子激光器獲得了頻率間隔1.4ghz、功率比約3∶1的雙縱模輸出,各縱模的線寬約為10mhz;再利用1031nm泵浦光對雙縱模種子光進(jìn)行拉曼放大,實(shí)現(xiàn)了1.07w雙縱模激光輸出。拉曼放大過程中,兩個縱模的線寬、頻率間隔及功率比保持得很好。

根據(jù)光纖激光器的特殊結(jié)構(gòu),提出了光纖激光器泵浦源的不同種類,并給出了選擇泵浦源的標(biāo)準(zhǔn),以及其對應(yīng)的效率。

有線數(shù)字電視信號在長距離光纖傳輸中c/n是一個重要指標(biāo),普通edfa單獨(dú)使用時(shí)無法保證c/n值,因此引入rfa,并分析了rfa的工作原理和特點(diǎn)。