光纤喇曼放大器的理论分析和优化设计

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要f光纤放大器能够在光域中对光信号直接进行放大，而冤需进行光一电转换，消除了在潍壤土懿簸颈效应。竞绥骥曼放大器(FRA)是光终放大器审懿一耱，近来受到很多关注，已成为光传输和光网络中补偿损耗的一个非常煎要的器件。它利用光纤本身的非线性效应实瑰光放大，所戳W以采麓传输光纤作为增益介质。j本文对光纤喇曼放大器进行了一些理论分析辨采用遗传算法进行了优化设计。主要研究内容和磺突结果如下：(1)辩FRA懿淫论模篷透露了较全鬣嚣理谂分援，农e￡较宠整熬数学模型蓥磕上，采用四阶龙格·席塔(Runge--Kutta)法进行了理论计算，分析

2、了FRA的增益特性，计算得到放大器静噪声指数；(2)分析并比较了同向、反向、双向三种方式泵清的放大器增益性能，发现对于同向、反向方式增益谱在小信号时基本一致；(3)在宠成增藏谱诗冀豹基戳上，采瘸遗传舞法舒辩多泵瀵FRA遴行了谯铯，主要从泵浦源的波长和功率西已置上考虑：得到了平坦度很好的增虢谱。(4)磷究了FRA和掺铒竞纾放大器(EDFA)混和放大这菁申碰雳技术，鼠理论上分析了FRA／EDFA级联放大器增益特性。重点研究了1480nm单波长泵浦的情形，得到C+L带增益谱。关键谲：受激搿曼散射竞纾放大嚣光纤通信I华中科技大学硕士学位论文Abs仃actO

3、pticalamplifierscarlamplifyopticalsignaldirectlyinopticaldomain．WithoutO—Econversion，theelec垃orficbottlecallbebrokenthrough．FiberRamanAmplifier(ERA)isonekindofopticalamplifiers，whichusestheintrinsicnonlinearpropertiesofthetransmissionfiber协obtainsignalamplification．FRAhasgotmu

4、chattentionbecauseofitslownoisebuildup，designsimplicity,flexibleassignmentofsignalfrequenciesandbroadgainbandwidth．Thisdissertationanalyzesthep矗rlcip-leofFRAandopfimizesthegainspectrumusinggeneticarithmetic．Thedetailsshowasfollowing：(1)AnalyzingtheFRA’smodelindetail，calculatin

5、gtheopticalgainandnoisewithfour-orderRunge—Kuttaarithmeticandanalyzingitsgaincharacter．(2)Comparingthegainofco-pumped，back-pumped，andbi—directionpumpedFRAandobtainingalmostthesamegainspectrumforco··pumpedandback-pumpedwhensmallsignalisamplified．(3)Basedonthecalculatedgainspect

6、rum,optimizingthedesignofbroadbandflat—gainFRAwi也geneticarithmetic．togetgoodflatnessofgainspectrum．(4)CalculatingandanalyzingthegainofanFRA／EDFAhybridamplifier,especiallywhenpumpedat1480nm．KeyWords：stimulatedramanscatteringfiberamplifieropticalcommunication————————————————————

7、——————～II华中科技大学硕士学位论文1．1引言1绪论损耗帮色教一点楚制约光终逯售长途传竣黪秀拿大邂素。瘫于馁教经移走纾鼹魏散补偿光纤的出现，融经使色散在通信速率10Gbps以下的系统中得到基本解决，丽损耗成为限制长距离传输的突出问题。一直以来，采用掺铒光纤放大器(EDFA，ErbiumDopedFiberAmplifier)补偿链路中的损耗是通用的解决方案。EDFA取代了传统的光．瞧．毙孛继方式，实臻了一穰必纾中多路光信号的蠢时放大，大大降低了光中继豹成本，它的出现曾使得人们对其关注风壤一时，即使瑷在它在光放大嚣中蛉应用也是起着主导地位的。然

8、而随着计算机网络及其宦新的数据传输服务的飞逸发展，长距离光纤传输系统对通信容畿和系统扩展的需求日益膨胀，EDFA的藏个增益