分布式光纤喇曼放大器增益特性研究

摘要

随着计算机网络及数据传输服务的飞速发展,长距离光纤传输系统对通信容量和系统扩展的需求日益膨胀,光纤喇曼放大器以其增益带宽大、采用传输光纤在线放大等特点,受到越来越多的关注.本文对分布式光纤喇曼放大器进行了一系列理论分析,对分布式光纤喇曼放大器的增益性能进行一系列软件仿真和实验研究,各个部分的实验结果与软件模拟结果对照吻合较好.主要研究内容和研究结果如下:(1)在广泛查阅国内外文献的基础上,对目前各种光放大器作综合比较,重点介绍光纤喇曼放大器的特点、应用和发展,提出了本课题研究的现实意义.(2)阐述喇曼散射的基本理论,讨论受激喇曼散射在光纤中的作用,基于此介绍光纤喇曼放大器基本原理和工作特性,包括增益特性、噪声特性、偏振相关性和温度稳定性等.(3)阐述光纤喇曼放大器完整的数学模型,介绍基于此数学模型的放大器仿真软件,对光纤喇曼放大器作软件模拟和仿真分析,通过对比同、反向放大的模型,计算得出反向泵浦增益较大的结论;基于光纤的参数属性,进行光纤长度的计算和优化;增益随信号功率变化的仿真说明喇曼放大器的高饱和功率特性;增益随泵浦功率变化的仿真说明喇曼放大器良好的线性放大特性.(4)对光纤喇曼放大器的增益实验工作做了综合介绍和结果分析.介绍光纤喇曼放大器的实验方案,完成实验光路的搭建和调试工作,实现一台反向泵浦的分布式光纤喇曼放大器.对喇曼放大器进行一系列增益实验研究,由实验结果计算增益系数与频移关系,小信号增益与信号功率、泵浦功率的关系.(5)对多波长泵浦情况下喇曼放大器的增益平坦进行了一系列仿真运算和实验尝试.C带放大选取两个波长的泵浦,软件模拟和实际实验中改变某一波长泵浦的功率,增益谱的变化规律相同,目前平坦度达到的指标约1.5dB;C+L带选取四个波长的泵浦,软件模拟各波长泵浦贡献和共同作用的增益谱线,证明改变功率配置实现增益平坦是可行的,实验中参照仿真结果,对泵浦波长和功率优化配置后,目前平坦度达到的指标约为1dB.

目录

文摘

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1绪论

1.1引言

1.2光放大器的分类

1.3 FRA的特点及应用

1.4 FRA的研究现状

1.5 FRA的发展前景

1.6本文工作

2光纤喇曼放大器的原理

2.1喇曼散射的基本原理

2.2光纤中的受激喇曼散射

2.3 FRA的工作特性

2.4本章小结

3FRA的软件模拟和仿真分析

3.1 FRA的数学模型

3.2 FRA的仿真工具

3.3泵浦方式的选择

3.4光纤长度的优化

3.5增益随信号功率的变化

3.6增益随泵浦功率的变化

3.7本章小结

4FRA的增益实验结果和分析

4.1实验方案

4.2喇曼频移特性

4.3增益与信号功率的关系

4.4增益与泵浦功率的关系

4.5本章小结

5FRA增益平坦的仿真计算和实验研究

5.1双波长泵浦单个信道的增益情况

5.2双泵浦情况下增益平坦的控制

5.3四泵浦情况下增益平坦的控制

5.4本章小结

6结束语

致谢

参考文献

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