多泵浦宽带光纤拉曼放大器增益平坦优化设计

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1、中文摘要光纤拉曼放大器(FRA)是提高密集波分复用(DWDM)光纤通信系统传输距离的关键器件之一，其以传输光纤作为增益介质，具有增益谱宽，饱和功率高，噪声性能好，能够进行分布式放大等优点，日益成为光纤通信系统研究热点。本文主要研究增益平坦的宽带FRA的优化设计算法，提出了以最]1、--乘法对宽带FRA的增益平坦性进行优化的算法，并证实了其可行性。本文的研究内容和创新点如下：1．从简化的受激拉曼散射功率传输方程出发，分析比较了求解FRA输出功率的各种不同算法。分别使用变步长的龙格一库塔法和平均功率法求解FRA的功率耦合方程，并利用变步长的打靶法解决方程的两点边值

2、问题。2．首次分析了光纤突变损耗对FRA输出功率特性的影响，使得研究结果更接近于实际的传输系统，进而可针对实际的传输实验系统进行更好的优化。仿真结果表明，光纤突变损耗对FRA输出功率特性的影响主要与损耗大小和光纤突变位置有关，并且不会对输出功率谱形状产生较大影响。3．提出了以最d"-乘法对宽带FRA的增益平坦性进行优化的算法，并利用此算法分别对三泵浦、四泵浦和五泵浦FRA的增益平坦性进行优化，并得到了比较平坦的增益谱，证实了该算法的可行性和有效性。4．通过对最小二乘法优化特性的分析发现，相比其他算法，最小二乘法更适合于使用中的FRA的动态优化。并提出了利用最4

3、"--乘法对使用中的FRA增益平坦特性进行优化的动态优化模型。设计出基于ARM的FRA动态增益谱调节方案。关键词：光纤拉曼放大器；泵浦优化；最小二乘法；平均功率法；突变损耗分类号：TN929．11ABSTRACTAstheintemethascometowideuse，moderncommunicationssyStems锄．edevelopedultra-rapidlyinthedirectionofhigh·capacity，long—distanceandhigh—speed．FiberRamanamplifiers(FRA)isoneofthekeyd

4、evicesforimprovingtransmissiondistanceofthedensewavelengthdivisionmultiplexing(DWDM)opticalfibercommunicationsystem．FRAusestransmissionfiberasagainmediumwithpropertiesofbroadgainspectrum，hi曲saturationpower,highsignaltonoiseratioanddistributedamplification．Itisincreasinglybecomingthe

5、researchhotspotofopticalfibercommunicationssystems．TheoptimaldesignalgorithmsobtainingbroadbandgainflatnessFRAisstudiedinthispaper．TheleastsquaremethodisputforwardasanewbroadbandFRAgainflatnessoptimaldesignalgorithmforthefirsttimeandconfirmedfeasibilityinthestudy．Therearemainlyfoura

6、spects：Firstly，basedonthesimplifiedSRSpowertransferequation，avarietyofdifferentalgorithmswhichisusedtosolvetheoutputpowerofFRAarecompared．ThevariablestepRunge-KuttamethodandtheaveragepowermethodareusedtosolveFRApowercoupledequationsrespectivelyandthevariablestep-sizeshootingmethodis

7、usedtosolvethetwo—pointboundaryproblem．Secondly，howthefiberconnectionlossinfluencetheFRACharacteristicsofoutputpowerisanalyzedforthefirsttime，whichpermitstheresearchresultstoaccesstheactualtransmissionsystem．Thentheactualtransmissionexperimentalsystemcanbebetteroptimized．Thesimulati

8、onresultsshowthatth