增益平坦分布式光纤喇曼放大器的原理与设计

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1、上海交通大学硕士学位论文增益平坦分布式光纤喇曼放大器的原理与设计摘要光纤通信系统正向高速率、宽带、大容量、长距离的方向发展。密集波分复用技术作为目前干线光纤通信应用的最广泛的技术，也得到了长足的发展。信道速率的提高直接导致了入纤功率的增加，同时大容量传输要求在现有的通信窗口中进一步减小信道间隔，使得以前通常被忽略的非线性效应凸现出来。这就要求未来的光纤放大器不仅要有平坦的增益，而且要有宽带宽和任意波段可放大的特性，同时在放大方式上应该采用分布式放大。目前，光纤喇曼放大器是唯一能满足上述要求的光放大器，因此得到了越来越多的重视，吸引了越来越多的人从事这方面的研究工作。

2、本文对光纤喇曼放大器进行了一系列理论分析，用数值分析的方法将光纤喇曼放大器的数学模型化为可供计算机运行的算法，简要介绍了增益平坦光纤喇曼放大器的模拟设计，应用设计好的软件对放大器进行了仿真设计，仿真出了几种新的满足商业需求的增益平坦分布式光纤喇曼放大器，表明此软件能够较好的满足仿真模拟要求。主要研究内容和研究结果如下：(1)在广泛查阅国内外文献的基础上对目前各种光放大器作综合比较，重点介绍光纤喇曼放大器的特点、应用和发展，提出了本课题研究的现实意义。I上海交通大学硕士学位论文(2)阐述喇曼散射和受激喇曼散射的基本理论，基于此介绍光纤喇曼放大器基本原理和工作特性，包括

3、增益特性、噪声特性和偏振相关性，并对光纤喇曼放大器的结构模型作了介绍。(3)阐述光纤喇曼放大器完整的数学模型，并对此模型进行了简化。(4)建立了模拟单波长信号检测时的输出特性的理论模型，运用数值分析的方法，对光纤喇曼放大器系统的模拟仿真软件进行设计，并将已经开发出来的软件来进行仿真设计，仿真出了几种新的满足商业需求的增益平坦分布式光纤喇曼放大器，仿真结果说明了开发出来的模拟软件能够应用于对喇曼光纤放大器的模拟仿真。关键词受激喇曼散射光纤喇曼放大器增益平坦仿真设计II上海交通大学硕士学位论文THEPRINCIPLEANDDESIGNOFFLATGAINDISTRIBU

4、TEDRAMANFIBERAMPLIFIERABSTRACTTheopticalfibercommunicationsystemsaredevelopedintohigh-speed,wide-bandandlong-distanceopticalfibercommunicationsystemswithhugecapacity.Asthemostwidelyusedmethodinthebackbonecommunicationnetworks,densewavelengthdivisionmultiplexingtechnologyhasmaderemarkab

5、leprogress.Theenhancementofthetransmissionspeedleadstotheincreaseoftheinputpower,atthesametimethetransmissionwithhugecapacityneedsthefurtherreductionofthechannelseparationintheexistingcommunicationwindows.Allofthismakesnonlineareffectswhichhasbeenignoredinthelow-bitratelinearsystemsdis

6、tinguished,whichbringsforwardthenewrequestofopticalfiberamplifiers.Thefutureamplifiersmustbethedistributingamplifiers,whichhavenotonlyflatgainbutalsowide-bandandthecharacteristicofthearbitrarybandamplification.Asfarasitgoes,fiberRamanamplifiersarethesoleamplifierwhichcanbecompetent.Mor

7、eandmorepeoplepayattentiontofiberRamanamplifierandresearchonit.ThispapergivestheoreticalanalysisoffiberRamanamplifier.AndwiththeIII上海交通大学硕士学位论文methodofnumericalanalysis,anarithmeticmethodwhichcanrunincomputerisdeveloped.ThensoftwaredesignedforGainFlatnessFRAsimulationissimplyintroduc