拉曼光纤放大器中的群速度色散研究

摘要

拉曼光纤放大器(FRA)是一种以光纤为放大介质的全波段放大器，具有增益高、输出功率大、响应速度快、可降低非线性影响、噪声特性好等诸多优点，它作为一种在线放大器随着密集波分复用(DWDM)技术的广泛应用而日益受到人们的关注。但是，随着高速通信系统的发展，FRA中的色散成了限制系统性能的重要因素，因此，色散对FRA性能的影响以及对它的补偿正逐渐成为人们的研究热点。 本文采用理论分析和数值模拟相结合的方式研究了FRA中的群速度色散效应并对它进行了色散补偿。开始先利用分步傅里叶算法数值求解非线性薛定谔方程组，模拟出连续波(CW)和有限脉宽脉冲这两种不同泵浦方式下信号光在FRA中的传输情况，分析了群速度色散引起的脉冲展宽和走离效应对FRA的最大作用距离及信号光幅度的影响，并讨论了泵浦光的脉宽对FRA的作用。结果表明：CW泵浦的情况下，影响FRA的最大作用距离和信号光幅度的主要因素是脉冲展宽，其展宽程度由信号光色散参量决定，而对于有限脉宽脉冲泵浦的情形，影响它的则是走离和脉冲展宽，当走离量较大时，走离效应对FRA的影响比脉冲展宽更明显，并且泵浦脉宽越小越易受到它的限制。 为了对FRA产生的色散进行补偿，本文采用啁啾光纤光栅补偿法。首先，采用传输矩阵法求解线性啁啾光纤光栅的耦合模方程组，模拟出它的反射谱、时延曲线和色散曲线，进而分析得到光栅长度、啁啾系数和耦合系数等主要参量对这些特性的影响。研究表明：线性啁啾光纤光栅的反射谱形状、时延大小和色散特性由光栅长度和啁啾系数决定，跟耦合系数关系不大，而反射率的大小则跟三者都有较为密切的关系。其次，对光纤光栅进行高斯变迹，获得了线性度更好的时延曲线并使反射谱顶端更为平坦。最后，利用此高斯型变迹线性啁啾光纤光栅对FRA中的色散进行补偿，虽然补偿后脉冲顶端略微变窄，但是可以使展宽的脉冲恢复到原来的90％左右。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

第2章FRA的色散原理

第3章FRA中色散效应的数值分析

第4章FRA中色散的补偿

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

作者简介