喇曼光纤放大器的理论与实现技术研究

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1、摘要DWDM技术和光放大器的产生是光纤通信领域的两大里程碑DWDM技术的不断改进使光传输系统的能力得到的飞速提高已经出现1Tb/s以上的报道系统能力的进一步提升需要提高CL波段的利用效率或是利用铒离子以外窗口波段光纤喇曼放大器FRA是利用受激喇曼散射SRS效应以传输光纤作为增益介质的全光放大器可以满足以上两点要求FRA以其带宽大噪声低饱和功率高偏振相关度低和增益谱线平滑的特点成为高速DWDM传输系统中一个非常重要的非线性光器件FRA在长距离和超长距离电信传输中有着广泛的应用本文工作是国家863计划项目的重要研

2、究内容系统研究了光纤喇曼放大器的原理理论设计系统研制以及性能测试分析取得的主要研究结果如下(1)阐述喇曼散射的基本理论以及受激喇曼散射在光纤中的作用介绍光纤喇曼放大器基本原理和工作特性包括增益特性噪声特性偏振相关性和温度稳定性等并分析了FRA的关键技术及解决方案(2)详细介绍CL带FRA样机的设计过程从放大器的结构入手介绍了泵浦源的驱动与制冷的实现监控系统的硬件和软件设计等并对提出FRA优化设计的可行性方案(3)依据863课题验收指标和IEC-61290标准拟定FRA样机的测试方案并给出详细指标同国内外同类产

3、品进行比较(4)研究了FRA和掺铒光纤放大器EDFA混和放大技术结合国内外实验分析FRA在光纤通信领域的主要应用关键词受激喇曼散射光纤喇曼放大器光纤通信IAbstractDWDMtechniqueandopticalamplifieraretwomilestonesinfibercommunicationfield.DWDMhasenabledanexplosiveincreaseinthecapacityofopticaltransmissionsystemswithannouncedcommercials

4、ystemsnowreachingcapacitiesbeyond1Tb/s.Toobtainevenhighercapacity,itwillbenecessarytoincreasethespectralefficiencyoftheseC-andL-bandsystemsorutilizewavelengthbandsoutsidetheerbiumwindow.FiberRamanAmplifier(FRA)basedonSRSeffectinthetransmissionfibertoobtaina

5、mplificationenablethecapacityoffuturehigh-capacitysystemstobeincreasedusingboththoseapproaches.Ramanamplification,distributedRamanamplifiersandhybridRaman/EDFAareconsidered.Ramanamplificationofferstheprospectofhighgain,highsaturationpowerandpolarizationinse

6、nsitivityinafiberdevice,combinedwithasmoothgainspectrumandrelativelywidebandwidth.Thesepropertiesareidealforuseasasignalamplifierinhighspeed,WDMtransmissionsystems.FRAsarebeingdeployedinalmosteverynewlong-haulandultralong-haulfiber-optictransmissionsystems,

7、makingthemoneofthefirstwidelycommercializednonlinearopticaldevicesintelecommunications.Thecontentsofthisdissertationisanimportantworkbaseonthenational863plan.ItsystemicallyanalysesprinciplesandtheoreticsdesignofFRA.Andthetestresultsaregivendetailed.Themainr

8、esearchcontentsandresultsaregivenasfollows:(1)ThebasictheoryofRamanscatteringandthecharacteristicsofstimulatedRamanscatteringinfiberaredetailed.Characteristicsincludinggainproperty,noiseproperty,polari