石英光纤的受激拉曼散射效应及其对波分复用系统的影响研究

摘要

该文用数值计算的方法,从拉曼散射光功率谱的角度研究了受激拉曼散射在石英光纤中的产生及演变,讨论对波分复用系统的影响,提出并模拟用波长变换方法消除其对波分复用系统的影响.具体工作主要包括以下三部分:1.光纤中的受激拉曼散射谱的研究:在泵浦光与斯托克斯光的波耦合方程的基础上,将所研究的光谱范围分为小的区间,并且将为频率差函数的拉曼增益系数按熔石英光纤的实际测量的数据进行离散化处理,在连续和准连续泵浦波条件下,建立所有区间波耦合微分方程组,用数值方法得出受激拉曼散射在光纤中的形成,讨论不同长度的光纤达到受激拉曼散射所需的泵浦光阈值功率及受激拉曼散射谱与光纤长度、泵浦光功率的关系,得到高阶受激拉曼散射在光纤中逐级泵浦的过程,所得结果对拉曼光纤激光器、拉曼光纤放大器的设计及受激拉曼散射对波分复用系统影响的研究具有很大的理论意义.2.受激拉曼散射对波分复用光纤通系统的影响研究:考虑N信道信号光之间的受激拉曼散射耦合,同时也考虑最长波长的信道以外的拉曼吸收,各信道输入等功率的稳态信号,计算不同初始信号功率情况下输出端各信道的功率分布及其随光纤传播长度的变化,讨论了受激拉曼散射效应对光波分复用系统的影响和对信道最大功率的限制.得出输出端信道信号的总功率差与输入功率、信道间隔及信道数目之间的关系,由此合理设计使受激拉曼散射效应对波分复用光纤通系统的影响在能够容忍的范围内.3.利用频谱反转技术消除SRS对波分复用光纤传输系统影响:对N信道WDM系统,模拟不同初始信号功率下波长变换前后各信道的功率分布,功率分布按信道顺序对称反转并传输一定距离后,主要由受激拉曼散射引起的信道的总功率差可以降低到最小,光谱反转技术可以减小和消除WDM系统中受激拉曼散射引起的信道间的串扰,将成为使波分复用光纤通信系统容量进一步提高,优化系统性能的新技术.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1光纤通信网络的发展

1.2影响光传输的容量提高的因素

1.3受激拉曼散射研究背景及现状

1.4本文主要工作

参考文献

第二章基本理论

2.1引言

2.2自发拉曼散射

2.3受激拉曼散射的基本原理

2.4光纤中受激拉曼散射的特点

2.5光纤中受激拉曼散射的应用

2.5.1光纤拉曼激光器

2.5.2光纤拉曼放大器(FRA)

参考文献

第三章光纤中受激拉曼散射的研究

3.1引言

3.2受激拉曼散射的解析计算

3.2.1理论模型—波耦合方程

3.2.2石英光纤的Raman增益谱

3.2.3受激拉曼散射阈值的解析计算结果

3.2.4计算结果与受激拉曼散射阈值实验结果的比较

3.3受激拉曼散射的数值分析模型

3.3.1数值计算的波耦合方程组

3.3.2受激拉曼散射数值计算的参数

3.4受激拉曼散射Stocks谱的模拟结果

3.4.1受激拉曼散射阈值与光纤长度的关系

3.4.2 Stocks峰随泵浦光强的变化关系

3.4.3输出端的Stocks谱随光纤长度的变化

3.5二级以上受激拉曼散射的结果

3.6受激拉曼散射的能量传递

3.7小结

参考文献

第四章SRS效应对波分复用光纤传输系统的影响

4.1研究背景及现状

4.2 WDM系统受激拉曼散射效应的理论模型

4.3SRS效应下输出端信号功率分布的计算结果

4.3.1 16信道WDM系统输出端的功率分布与输入信号功率的关系

4.3.2 WDM系统输出端的功率分布与信道数目的关系

4.4小结

参考文献

第五章利用波长变换消除WDM系统SRS的影响

5.1引言——波长变换技术与WDM全光通信网

5.2谱反转技术消除N信道波分复用系统SRS影响的数学模型

5.3计算结果

5.4结论

参考文献

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致谢