宽带集中式光纤喇曼放大器的研究

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1、中文摘要光纤喇曼放大器的出现为光通信的发展带来新的革命。它能够增大传输带宽，提高传输速率，增加无中继传输距离，是目前光放大器的研究热点。本文对宽带集中式光纤喇曼放大器(uH)进行理论设计和实验研究，论文主要内容如下：(1)回顾光通信和光纤放大器的发展及现状，重点讨论FRA的现状及发展趋势；(2)研究FRA的基本原理，喇曼增益谱，增益特性和结构模型，介绍FRA的泵浦源；(3)集中式光纤喇曼放大器的理论设计和实验研究：a．增益介质的选择。对不同光纤的喇曼增益系数曲线和有效纤芯面积曲线进行数值拟合，采用不同的泵浦功率和光纤长度进行数值模拟得到增益曲线。比较在相同增益时的泵浦功率

2、、光纤长度和增益平坦性，从而选择色散补偿光纤作为LRA的增益介质。b．带宽和平坦性的设计。主要是信道的设置、泵浦波长和功率的优化设计。通过数值模拟两种信道设置的增益，选择适合带宽和增益要求的信道设置。为达到更宽的带宽和更好的增益平坦性，对初始设定的泵浦波长做进一步优化设计，通过比较不同泵浦波长设置下的增益平坦性选定泵浦波长。c．光纤长度的影响。计算了LRA的最佳光纤长度及在SMF+DCF和DCF+SMF两种情形下LRA的增益特性。d．讨论了LRA的饱和现象、瞬态效应和自动增益控制的问题，为优化增益特性的设计打下基础。e．LRA的ASE噪声、串话噪声和瑞利散射噪声的研究，以

3、及LRA的噪声系数计算。(4)LRA的实验装置和测量喇曼增益系数的实验。关键词：光纤喇曼放大器(FRA)增益带宽增益平坦喇曼增益系数光纤通信AbstractTheinventionoffiberRalrlanamplifier(FRA)hasbroughtasignificantevolutiontotheopticalcommunication．FRAcanextendthetransfersbandwidth，increasethetransfers’speedandthedistancewithoutrelay．Themaincontentsofthisdisser

4、tationareclassifiedasfollows：(1)Thelatestdevelopmentofopticalcommunicationandopticalamplifiersarereviewed．TherecentstatusandtrendofFRAarediscussed．(2)Theessentialtheory,Ramangainspectrum，gaincharacteristics，theconfigurationandpumpsourcesoftheFRAareanalyzed．(3)ThelumpfiberRamanamplifiers(E

5、RA)havebeentheoreticallydesignedindetail．a)．TheselectionoftheactivemediumforLRAisstudied．ThepolynomialformulasofSRSStokesspectrumandeffectivecoreareafordifferentfibersaregotbysamplinganddigitizedfitting．TheLRAgaincurvesareobtainedthroughcalculatingthegainfordifferentfiberlengthsanddiffere

6、ntpumppowerdistribution，Fromthecomparisonofthefiberlengths，thepumppowerandthegainflatnessforsamegainofFRA，thatDCFhavebeenchosenastheactivemediumofLRA．b)．ThegainbandwidthandgainflatnessofLRAarestudied．ThesignalchannelnumberofLRAisdesignedbycalculatingthegainandbandwidthofthedifferentchanne

7、lnumber．TheoptimalpumpwavelengthandpowerofFRAhavebeenchosenbythecomparisonofgainflatnessfordifferentpumpwavelengthandthepower．c)．Theeffectofthefiberlengthisstudied．TheoptimalfiberlengthofLRAusingDCFastheactivemeditunisobtained．ThegainofLRAusingSMF+DCFandDCF+SMFasthe