雙向抽運拉曼光纖放大器性能

利用光子轉(zhuǎn)換理論的受激喇曼散射(srs)耦合方程,結(jié)合雙向多波長泵浦和光纖級聯(lián)兩種方法,提出了一種新型的具有平坦增益的寬帶光纖喇曼放大器(fra)。采用數(shù)值解法對100信道的波分復(fù)用(wdm)系統(tǒng)進行了仿真,得到了寬帶增益平坦的功率輸出,為光纖喇曼放大器(fra)增益平坦化提供了一種新的實現(xiàn)方法。

基于雙向抽運拉曼放大器的功率耦合方程,采用遺傳算法和級鏈的全局收斂的broyden方法,提出一種優(yōu)化設(shè)計不同形式雙向抽運寬帶光纖拉曼放大器的自動配置算法。該算法的特點是計算速度快、收斂性好、適應(yīng)面廣。通過對單光纖的分布式、具有不同增益要求的分立式以及不同周期的色散管理結(jié)構(gòu)的分布式雙向抽運拉曼放大器的設(shè)計表明:在10thz的增益帶寬內(nèi),放大器的增益平坦度均優(yōu)于±0.6db,表明了該算法的可行性。此方法為采用雙向抽運技術(shù)的拉曼放大器及其相應(yīng)的全拉曼光纖傳輸系統(tǒng)的設(shè)計提供了一個公共平臺

學號10043112姓名黃任軍 第1頁共16頁 哈爾濱學院答題紙 課程光纖通信2013－2014學年第1學期 課程代碼40425012專業(yè)班級電氣自動化10-1班 姓名：黃任軍學號：10043112 成績評閱人 檢查項目權(quán)重得分 (1)選題意義：文獻分析是否透 徹，選題是否為研究領(lǐng)域的前 沿或熱點話題。 20 (2)學術(shù)價值和應(yīng)用價值：論文 結(jié)構(gòu)是否合理，概念是否準確， 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)文獻引用：文獻格式是否規(guī) 范，引用是否夠全面。 10 合計100 學號100

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算初始值,進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行優(yōu)化設(shè)計,選擇泵浦波長分別為1427nm、1445nm和1466nm時進行數(shù)值模擬,得到了1db帶寬35nm左右的較好的增益平坦度。

首先介紹了多波長泵浦的喇曼光纖放大器(fra)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),然后詳細分析了泵浦模塊的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計中考慮的問題,最后討論了泵浦激光器的功率配置問題,以達到設(shè)計所要求的開關(guān)增益、放大帶寬和增益平坦特性等。

根據(jù)不同的泵浦方式,對多模光纖放大器運用多模速率方程組,采用四階龍格-庫塔法數(shù)值計算和分析了在不同泵浦方式下的泵浦效率和信號光在光纖放大器中的傳輸、放大行為,并研究了在光纖放大器光纖長度有微小變化(mm量級)的情況下,輸出光的光束質(zhì)量與光纖長度的關(guān)系。結(jié)果表明:輸出信號光的光束質(zhì)量因子隨光纖長度微小變化而呈準周期變化,周期與信號光耦合入光纖放大器的本征模式間的傳播常數(shù)差有關(guān)。

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),重點分析了群速度色散和三階色散對光脈沖特性的影響。

報道了一臺實現(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行拉曼放大,實現(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。

研究了百皮秒脈沖在摻鐿雙包層光纖放大器(yddcfa)中的放大特性及非線性效應(yīng)。在1053nm波段,分別對重復(fù)頻率為70mhz的準連續(xù)百皮秒信號和1hz的單脈沖百皮秒信號進行了放大。準連續(xù)脈沖輸入信號平均功率為55mw,譜寬為0.016nm,飽和增益為7.02db,使用法布里-珀羅(f-p)干涉儀測量自相位調(diào)制(spm)效應(yīng)引起的信號光譜展寬為0.01nm。單脈沖輸入信號峰值功率為8.1w,在輸出峰值功率為6950w、增益為29.3db時發(fā)生受激拉曼散射(srs)效應(yīng),利用光纖布拉格光柵拉伸掃描的方法,觀察到spm和srs效應(yīng)引起的光譜變化,利用單模光纖的色散作用分離信號脈沖和斯托克斯脈沖,對srs現(xiàn)象進行了判斷,解決了單脈沖光譜不易觀察的問題。實驗結(jié)果表明,srs效應(yīng)是制約百皮秒脈沖放大的主要因素。

為了實現(xiàn)光纖放大器的抽運模塊驅(qū)動電源精度高、紋波系數(shù)小、轉(zhuǎn)換效率高并具有一定保護功能,設(shè)計了半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流源。該電流源由驅(qū)動、串口控制等模塊組成。采用基于lm2676的開關(guān)轉(zhuǎn)換方式,構(gòu)建了轉(zhuǎn)換效率較高的恒流源系統(tǒng),并應(yīng)用于ld驅(qū)動。經(jīng)測試,通過ld的電流最大為2.5a,輸出電流精度達到0.1%,轉(zhuǎn)換效率可達85%以上,lc濾波電路使輸出電流紋波減少至0.5ma;具有串口通信電流源控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)對驅(qū)動電流值的遠程讀取與設(shè)置。結(jié)果表明,該電流源達到理論設(shè)計要求,可應(yīng)用于光纖放大器抽運模塊。

光纖通信放大器

重點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。

光纖放大器MF-06R規(guī)格書

基恩士FS-N光纖放大器說明書

為了提高多模光纖放大器輸出光束質(zhì)量,基于多模纖芯中各個模式的傳輸和放大機理,提出了一種新的模式控制方法——增益-損耗控制,通過變化纖芯中摻雜的濃度、形狀和材料,實現(xiàn)對高階模式的抑制。根據(jù)多模纖芯雙包層摻鐿光纖放大器模型,對基于增益-損耗控制的選模特性進行了數(shù)值模擬和實例分析,得到了優(yōu)化設(shè)計方法。結(jié)果表明,該方法可以有效抑制放大器中的高階模,輸出基模功率百分比可達90%以上。

對寬帶碲基摻鉺光纖放大器(edtfa)上能級粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比進行了理論研究,得到了碲基摻鉺光纖放大器上能級粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比隨著光纖激活長度、信號輸入功率、泵浦功率和纖芯摻雜濃度的演變關(guān)系,分析了上能級粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比分布與edtfa信號增益間的關(guān)系。研究表明,碲基摻鉺光纖內(nèi)的上能級粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比分布決定了edtfa的信號增益。

提出了用打靶法計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行了優(yōu)化設(shè)計,在波長分別為1427nm,1445nm和1466nm,功率分別為500mw,120mw,400mw時,獲得了1db帶寬約為40nm的結(jié)果,并用試驗進行了驗證。　

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

運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，從理論和實驗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％。

為了對分布式雙向抽運光纖拉曼放大器的功率轉(zhuǎn)換效率進行研究,在不同的抽運功率配置條件下,采用打靶法和龍格庫塔法相結(jié)合的數(shù)值算法,由耦合方程出發(fā),詳細分析不同物理因素對雙向抽運光纖拉曼放大器功率轉(zhuǎn)換效率的影響,包括增益、增益飽和、初始信號光功率以及總的抽運功率。結(jié)果表明:信號較小、總的抽運功率較小時,抽運功率配置對雙向抽運光纖拉曼放大器效率的影響較小。信號較大、總的抽運功率較大時,抽運功率配置對雙向抽運光纖拉曼放大器效率的影響顯著;雙向抽運fra的功率轉(zhuǎn)換效率隨著同向抽運功率占抽運總功率百分比的增加而增加。所得結(jié)論有新的進展,對雙向抽運光纖拉曼放大器和光纖拉曼放大器功率轉(zhuǎn)換效率的進一步研究有重要參考意義。

介紹光纖放大器的類型、放大器的應(yīng)用方式、中繼段增長的計算方法以及光纖放大器在工程應(yīng)用中的注意事項.

分析了利用單通道雙向放大器拓展時頻傳遞距離時的主要噪聲來源,并對不同長度鏈路中spba噪聲對接收信噪比和時間傳遞秒穩(wěn)定度損失的影響進行仿真。采用光纖雙向時間比對系統(tǒng),對200km鏈路條件下spba引入的授時穩(wěn)定度損失的影響進行測試,實驗結(jié)果表明:spba能在完全保證鏈路對稱性的前提下拓展傳遞距離,實驗中未觀測到spba導(dǎo)致的時間傳遞系統(tǒng)不穩(wěn)定;200km鏈路中,加入一個spba引入的雙向比對誤差均方差為19.2ps,劣化秒穩(wěn)定性約4.0×10-11。