光纤拉曼放大器传输方程快速计算方法的研究.pdf

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1、第33卷第6期东南大学学报（自然科学版）Voi.33No.62003年11月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY（NaturaiScienceEdition）Nov.2003!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光纤拉曼放大器传输方程快速计算方法的研究常建华张明德孙小菡（东南大学电子工程系，南京210096）摘要：基于龙格库塔公式，本文提出了可变步长的龙格库塔法用于计算多波长光纤拉曼放大器传输方程

2、.该算法能够有效地求解泵浦、信号、噪声及其反向散射波.在计算过程中可以根据每一步的截断误差及精度要求合理地确定步长的大小，同时还可以通过调节精度、最大步长、最小步长来控制计算的速度.数值仿真结果显示该算法较普通的龙格库塔法无论是在精度还是速度上均有较大的提高.该方法比较适合于实际系统优化设计.关键词：光纤拉曼放大器；多波长泵浦；瑞利散射；变步长的龙格库塔法中图分类号：TN929.11文献标识码：A文章编号：1001-050（52003）06-0712-05Researchonafastmethodf

3、orfiberRamanamplifierpropagationeguationsChangJianhuaZhangMingdeSunXiaohan（DepartmentofEiectronicEngineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China）Abstract：AnumericaianaiysiswithvariabiestepsforstandardpropagationeguationsoffiberRamanam-piifierswithm

4、uitipiewaveiengthpumpsispresentedandderived，forthefirsttimebasedonRunge-kuttaformuia.TheproposedaigorithmisveryeffectiveinsoivingRamanampiifiereguationswhichinciudepumps，signais，noises，andtheirbackscatteringwaves.Everystepsizecanbedecidedaccordingtoioc

5、aitruncationerrorandthepromisedprecision；additionaiiy，thecomputingspeedcanbecontroiiedbyadjustingthepre-cisiontothemaximumorminimumstepsize.SimuiationresuitsshowthatourproposedanaiysiscanincreasetheprecisionandspeedavaiiabieindesigningRamanampiifiersco

6、mparedwithaconventionaiRunge-kuttaanaiysisandcandramaticaiiydecreasethecomputingtimewithexceiientaccuracy.Keywords：fiberRamanampiifier；muiti-waveiengthpumping；Rayieighscattering；Runge-kuttaanaiys-iswithvariabiesteps光纤通信已经成为干线传输的支撑技术，基于掺铒光纤放大器（EDFA）的波分复

7、用（WDM）技术已经成熟并逐步耗尽其潜力.WDM系统信道越来越多，每信道的速率越来越高，通信波段从C波段扩展到L波段甚至S波段，对光放大器提出了越来越高的要求.EDFA在C波段内能够实现比较平坦的增益，20世纪90年代初期就开始在实际系统中使用.由于光纤制造技术的发展，现在可以消除1.37附近的损耗高峰，!m这样，将来通信波段有望扩展到1.2~1.7的宽广范围内.在这样的波长范围内单靠EDFA是无能为力!m［1~3］的.光纤拉曼放大器（FRA）具有低噪声和仅由泵浦波长决定增益波段的特性.利用不同波长

8、的多泵浦激光器可以实现100nm以上的平坦增益，几乎含盖了（S1460~1530nm），C（1528~1562nm），L（1570~1610nm）三个波段.为了获得更大的带宽、更小的增益谱抖动，通常采用多波长泵浦.实际设计过程中需要综合考虑多种因素，如受激拉曼散射、瑞利散射、自发拉曼散射、温度的影响、任意2个信道之间的相互作用以及高阶斯收稿日期：2003-08-18.作者简介：常建华（1976—），男，博士生，jianhuachang@seu.edu.cn；张明德（联