宽带拉曼光纤放大器的增益均衡

摘要

本论文主要包括两方面工作：一是关于宽带拉曼光纤放大器增益均衡的理论研究及实验，二是关于拉曼放大器用于AM-VSB外调制光纤CATV系统中对组合二级失真性能影响的讨论。 本论文对不同情况下的单泵浦拉曼放大器增益进行了仿真，讨论了影响增益曲线的不同因素。在此基础上给出了多泵浦的拉曼放大器的传输耦合方程，并分析了预估校正法，通过与其它常用方法作比较，证明了它是快速而准确的计算此耦合方程的方法。从成本实用角度出发，本论文首次提出了用二次规划进行增益均衡的方法，并提出通过均衡残留泵浦功率的方法来简化均衡过程，缩短运算时间。然后对三波长反向泵浦的不同情况进行了优化，得到了信号增益波段为1535～1606nm和1542～1612nm时的最佳泵浦波长和功率。 对于实际系统中，泵浦功率和波长的选择就是根据仿真结果进行设置的，并利用自发拉曼散射谱进行调试的。实现了带宽达70nm，平均增益为10.5dB、噪声指数小于-2dB、增益波动小于1dB的增益曲线，并将仿真增益曲线、实测增益曲线和ASE谱进行了对比，从而验证了本文的建模及均衡过程的可行性。本论文还首次对采用拉曼光放大的AM-VSB外调制光纤CATV系统中的组合二阶失真进行了研究。通过微扰法求解分布拉曼条件下的薛定谔方程，得到了组合二阶失真的解析表达式。结果表明由于分布拉曼放大效应，减小了光纤中的信号光强度，相对于采用EDFA功放，采用相同放大倍数的拉曼放大可使长距离系统中自相位调制导致的组合二阶失真改善10dB以上。此结论对于实际的长距离CATV系统具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明和本论文使用授权说明

第一章引言

1.1光放大器

1.1.1半导体光放大器

1.1.2掺铒光纤放大器

1.1.3拉曼光纤放大器

1.2 WDM传输系统中光纤放大器的增益平坦控制技术

1.3光放大器的主要应用和市场

1.4光放大器发展方向

1.5本文主要内容

参考文献

第二章拉曼光纤放大器

2 1拉曼光纤放大器简介

2.1.1拉曼光纤放大器基本原理

2.1.2拉曼光纤放大器的结构和分类

2.1.3拉曼光纤放大器的特点

2.1.4拉曼光纤放大器研究进展

2.1.5拉曼光纤放大器的应用

2.2拉曼光纤放大器的增益

2.2.1单泵浦拉曼光纤放大器的增益

2.2.2增益特性仿真研究

2.2.3光纤的选择

2.3拉曼光纤放大器的噪声特性

2.3.1自发辐射噪声

2.3.2瑞利散射噪声

2.4小结

参考文献

第三章宽带拉曼光纤放大器的增益均衡与系统实现

3.1引言

3.2多泵浦的拉曼光纤放大器理论模型

3.3耦合方程的计算过程

3.3.1拉曼增益和光纤损耗值的估算

3.3.2预估校正法求解传输耦合方程

3.4增益均衡的优化算法

3.4 1基因算法

3.4.2模拟退火算法

3.4.3利用增益谱特性的算法

3.5二次规划增益均衡算法

3.5.1优化过程

3.5.2反向泵浦的增益均衡过程简化

3.6计算结果与讨论

3.6.1计算结果

3.6.2优化结论

3.7系统实验

3.7.1实验系统结构

3.7.2实验调试过程

3.7.3实验结果与误差分析

3.8模拟退火算法

3.8.1模拟退火过程

3.8.2优化结果

3.8.3两种方法比较

3.9小结

参考文献

第四章应用光纤Raman放大改善1550nm外调制CATV系统的CSO指标

4.1引言

4.2理论推导

4.3计算结果与讨论

4.4小结

参考文献

附录 迭代微扰法求解幅度及相位方程

第五章结束语

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢