光纤拉曼放大器中多径噪声问题的研究

摘要

随着波分复用(DWDM)技术的采用和宽带业务的增长，增益带宽更宽的全光放大器成为必然。光纤拉曼放大器(FRA)凭借自身的诸多优势得到广泛关注，成为下一代光放大器的理想选择。因此，通过研究光纤拉曼放大器的噪声性能来提高其信号放大效率和系统性能至关重要。本文采用数值方法对多径噪声进行深入的研究，并对最后的优化进行验证。主要研究内容如下：
　　首先，基于拉曼放大原理，在考虑了泵浦耗尽、放大的自发辐射(ASE)噪声和双瑞利散射(DRB)噪声等情况之后，运用光纤分段理论和平均功率法反复迭代对光纤拉曼放大器的功率传输方程进行了数值化研究。利用得到的数值解，得出不同波长信号的拉曼增益谱，以及ASE和DRB的噪声传输特性。
　　其次，在上述基础上，分别分析了有无DRB时的系统噪声因子(NF)，并对DRB噪声的光信噪比进行研究。研究结果表明，当拉曼增益增大时，DRB噪声将限制光拉曼放大器对系统信噪比的改善作用，而双向泵浦方式的FRA可以有效地降低DRB强度。
　　最后，针对FRA系统的DRB噪声抑制，创新地运用平均功率法对加入隔离器的FRA功率传输方程进行数值分析，得出同向拉曼放大时隔离器放置位置与噪声因子、光信噪比的关系，并获得放置光隔离器的最佳位置。证实了在15km最佳位置处放置隔离器能将系统噪声因子降低2dB和将DRB光信噪比提高4dB的有效性。