雙向多波長泵浦喇曼光纖放大器的優(yōu)化算法

通過合理分析提出了便于計算多波長雙向抽運光纖拉曼放大器信號及噪聲功率的實用數(shù)值模型,給出求解信號和噪聲功率的快速算法。在定義抽運方向度為前向抽運功率與總抽運功率值的比值后,通過對計算結(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)抽運方向度,在此抽運方向度下放大器總噪聲最低。進而考慮在信號非線性失真的條件下提出了抽運方向度優(yōu)化的衡量指標(biāo)。優(yōu)化后的多波長雙向抽運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方式。

研究了反向泵浦光纖喇曼放大器中泵浦和信號的求解方法,并且分析了雙重瑞利散射噪聲的特性,提出了在考慮反向喇曼光放大作用時,雙重瑞利散射噪聲的表達式。給出了在加入光隔離器進行抑制后,雙重瑞利散射噪聲的計算方法,并進行了模擬分析,得出了放置光隔離器的最佳位置。

對雙向抽運拉曼光纖放大器(rfa)的噪聲特性、增益飽和及抽運功率轉(zhuǎn)換效率進行了詳細(xì)研究。結(jié)果表明,雙向抽運拉曼光纖放大器的噪聲特性介于前向抽運與后向抽運之間,但主要取決于前向抽運方式所導(dǎo)致的噪聲特性;雙向抽運方式的飽和功率低于單向抽運方式的飽和功率,同前向抽運與后向抽運提供的增益比例有關(guān);雙向抽運方式的抽運功率轉(zhuǎn)換效率同信號光功率及前、后向抽運提供的增益有關(guān),當(dāng)信號光功率較低時,增加前向抽運的比例可取得較高的抽運功率轉(zhuǎn)換效率,而信號光功率較高時,增加后向抽運的比例可取得較高的抽運功率轉(zhuǎn)換效率。研究一種配置(情況3)的雙向抽運拉曼光纖放大器,可以完全補償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。

研究了1064nm波長雙向泵浦的摻銩石英光纖放大器(tdsfa),測量了信號開關(guān)增益隨泵浦功率和信號波長的變化情況.在最大入纖功率1400mw泵浦下,放大器在1485～1517nm的較寬范圍內(nèi)具有放大能力,最大增益3.76db.分析表明,弱的基態(tài)吸收和強的激發(fā)態(tài)吸收限制了放大器增益的進一步提高,表明上轉(zhuǎn)換泵浦的tdsfa是可行的.

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?！?/p>

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(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(xué)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(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)文獻引用：文獻格式是否規(guī) 范，引用是否夠全面。 10 合計100 學(xué)號100

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。

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。

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(zhǔn)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)。

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,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,帶寬和增益就會變小。

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(zhǔn)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(zhǔn)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。

利用打靶法對單波長雙向抽運拉曼光纖放大器的開關(guān)增益問題進行了數(shù)值仿真研究,結(jié)果表明,在小信號的情況下,只要抽運光的總功率不變,信號光的開關(guān)增益幾乎與正反向抽運光功率的分配比例無關(guān),此結(jié)果和小信號情況下的解析解結(jié)論一致。當(dāng)信號光功率增大到對抽運光的消耗不能忽略時,其開關(guān)增益隨著正向抽運光功率百分比的增大而略有增大。另外,也給出了幾種不同輸入信號入纖光功率、不同正反向抽運光功率分配情況下的信號光、正反向抽運光和總光功率沿光纖長度的分布。

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。

光纖通信放大器

光纖放大器MF-06R規(guī)格書

基恩士FS-N光纖放大器說明書

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％。

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

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。

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。