雙向抽運(yùn)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(zhǎng)泵浦和光纖級(jí)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(duì)100信道的波分復(fù)用(wdm)系統(tǒng)進(jìn)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(shí)現(xiàn)方法。

基于雙向抽運(yùn)拉曼放大器的功率耦合方程,采用遺傳算法和級(jí)鏈的全局收斂的broyden方法,提出一種優(yōu)化設(shè)計(jì)不同形式雙向抽運(yùn)寬帶光纖拉曼放大器的自動(dòng)配置算法。該算法的特點(diǎn)是計(jì)算速度快、收斂性好、適應(yīng)面廣。通過對(duì)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(yùn)拉曼放大器的設(shè)計(jì)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(yùn)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(jì)提供了一個(gè)公共平臺(tái)

學(xué)號(hào)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(jí)電氣自動(dòng)化10-1班 姓名：黃任軍學(xué)號(hào)：10043112 成績(jī)?cè)u(píng)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(jiǎn)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(hào)100

在變步長(zhǎng)的龍格庫塔法的基礎(chǔ)上,提出利用打靶法,通過先猜測(cè)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(duì)三泵浦波長(zhǎng)的喇曼放大器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選擇泵浦波長(zhǎng)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。

首先介紹了多波長(zhǎng)泵浦的喇曼光纖放大器(fra)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),然后詳細(xì)分析了泵浦模塊的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)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(duì)多模光纖放大器運(yùn)用多模速率方程組,采用四階龍格-庫塔法數(shù)值計(jì)算和分析了在不同泵浦方式下的泵浦效率和信號(hào)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(zhǎng)度有微小變化(mm量級(jí))的情況下,輸出光的光束質(zhì)量與光纖長(zhǎng)度的關(guān)系。結(jié)果表明:輸出信號(hào)光的光束質(zhì)量因子隨光纖長(zhǎng)度微小變化而呈準(zhǔn)周期變化,周期與信號(hào)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(diǎn)分析了群速度色散和三階色散對(duì)光脈沖特性的影響。

報(bào)道了一臺(tái)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(zhǎng)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(duì)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(gè)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(duì)重復(fù)頻率為70mhz的準(zhǔn)連續(xù)百皮秒信號(hào)和1hz的單脈沖百皮秒信號(hào)進(jìn)行了放大。準(zhǔn)連續(xù)脈沖輸入信號(hào)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(cè)量自相位調(diào)制(spm)效應(yīng)引起的信號(hào)光譜展寬為0.01nm。單脈沖輸入信號(hào)峰值功率為8.1w,在輸出峰值功率為6950w、增益為29.3db時(shí)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(hào)脈沖和斯托克斯脈沖,對(duì)srs現(xiàn)象進(jìn)行了判斷,解決了單脈沖光譜不易觀察的問題。實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)光纖放大器的抽運(yùn)模塊驅(qū)動(dòng)電源精度高、紋波系數(shù)小、轉(zhuǎn)換效率高并具有一定保護(hù)功能,設(shè)計(jì)了半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流源。該電流源由驅(qū)動(dòng)、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(dòng)。經(jīng)測(cè)試,通過ld的電流最大為2.5a,輸出電流精度達(dá)到0.1%,轉(zhuǎn)換效率可達(dá)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(duì)驅(qū)動(dòng)電流值的遠(yuǎn)程讀取與設(shè)置。結(jié)果表明,該電流源達(dá)到理論設(shè)計(jì)要求,可應(yīng)用于光纖放大器抽運(yùn)模塊。

光纖通信放大器

重點(diǎn)討論和介紹了喇曼光纖放大器(rfa)在長(zhǎng)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(zhǎng)跨距sdh光傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案和測(cè)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(chǎng)應(yīng)用結(jié)果,對(duì)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(gè)模式的傳輸和放大機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)基于增益-損耗控制的選模特性進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)例分析,得到了優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dá)90%以上。

對(duì)寬帶碲基摻鉺光纖放大器(edtfa)上能級(jí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比進(jìn)行了理論研究,得到了碲基摻鉺光纖放大器上能級(jí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比隨著光纖激活長(zhǎng)度、信號(hào)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(jí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比分布與edtfa信號(hào)增益間的關(guān)系。研究表明,碲基摻鉺光纖內(nèi)的上能級(jí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比分布決定了edtfa的信號(hào)增益。

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(cè),再修正的逐漸逼近的方法來求解傳輸方程。利用該算法,對(duì)用三波長(zhǎng)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(zhǎng)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>

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(jí)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(jí)聯(lián)ｅｄｆａ比單段ｅｄｆａ的增益、３ｄｂ飽和輸出功率和動(dòng)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％。

為了研究抽運(yùn)功率配置對(duì)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(duì)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(hào)、抽運(yùn)功率較大時(shí),抽運(yùn)功率配置對(duì)雙向抽運(yùn)光纖喇曼放大器性能的影響顯著。這對(duì)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。

為了對(duì)分布式雙向抽運(yùn)光纖拉曼放大器的功率轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行研究,在不同的抽運(yùn)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(xì)分析不同物理因素對(duì)雙向抽運(yùn)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(hào)光功率以及總的抽運(yùn)功率。結(jié)果表明:信號(hào)較小、總的抽運(yùn)功率較小時(shí),抽運(yùn)功率配置對(duì)雙向抽運(yùn)光纖拉曼放大器效率的影響較小。信號(hào)較大、總的抽運(yùn)功率較大時(shí),抽運(yùn)功率配置對(duì)雙向抽運(yùn)光纖拉曼放大器效率的影響顯著;雙向抽運(yùn)fra的功率轉(zhuǎn)換效率隨著同向抽運(yùn)功率占抽運(yùn)總功率百分比的增加而增加。所得結(jié)論有新的進(jìn)展,對(duì)雙向抽運(yùn)光纖拉曼放大器和光纖拉曼放大器功率轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)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(zhǎng)的計(jì)算方法以及光纖放大器在工程應(yīng)用中的注意事項(xiàng).

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