基于遗传算法的宽带光纤参量放大器优化设计的研究

摘要

本论文中使用遗传算法对光纤参量放大器的优化设计进行了系统研究，对单泵浦级联结构的光纤参量放大器进行理论建模，建立起四级级联光纤参量放大器增益的优化模型，随后详细讨论光纤参量放大的增益和带宽与非线性光纤参数(包括色散特征、非线性系数、光纤长度等)之间的相互关系，描述这些光纤特性参数和泵浦功率对增益带宽和平坦度的影响，确定固定参数的选取和六个待优化参数各自的取值范围。在这些研究分析的基础上，运用遗传算法程序(C++编写)对光纤参量放大器进行优化设计，并对优化结果进行深入讨论。着重分析算法的局部搜索性能的不足和函数的多峰性，对遗传算法的编码方式、控制参数的确定、选择方式、适应度函数和遗传算子、交叉机理等进行了逐一探讨，提出改进遗传算法的实现思想和具体设计方法。在改善遗传算法的优化性能的基础上，计算出光纤参量放大器优化设计结果，得到带宽为310纳米，平坦度在0.3分贝以内的增益，取得了较为理想的优化结果。