前、后向多抽运光纤喇曼放大器的增益特性分析

为了研究前向、后向多抽运光纤喇曼放大器的增益特性,在受激喇曼散射功率耦合方程组的基础上,采用龙格-库塔法结合打靶法分别计算了前、后向抽运功率、信号功率沿光纤的演化过程,并给出了抽运功率和信号功率的计算结果。结果表明,前向抽运系统中信号开始被放大,在最大处开始快速减小。低频抽运光的功率开始被放大的原因是由于抽运光之间的非线性相互作用引起的。后向抽运时信号开始被缓慢减小,然后在距离光纤末端处快速增加。这为以后喇曼光纤放大器的设计提供了重要的参考。     

同向抽运喇曼放大器功率转换效率的数值分析

为了对同向抽运光纤喇曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发,采用龙格-库塔算法的数值模拟方法,详细分析了所有物理因素对同向抽运光纤喇曼放大器功率转换效率的影响. 结果表明,功率转换效率先随着光纤长度的增加而增加,当增加到最大值时保持数值不变;并且功率转换效率也随着初始信号光功率、光纤喇曼增益系数、信号光损耗系数的增加而增加,但随着光纤有效面积、抽运光损耗系数、抽运光与信号光的频率比的增加而减小;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物线曲线关系. 这对同向抽运光纤喇曼放大器功率转换效率的进一步研究以及光纤喇曼放大器的相关研究有一定参考意义.     

多波长抽运C+L波段喇曼放大器的数值模拟与分析

为了合理地设计出宽带分布式光纤喇曼放大器系统,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对前向抽运方式的喇曼耦合方程进行数值仿真,获得了合适的抽运源波长,从而实现了分布式喇曼光纤放大器的带宽为80nm(1530nm～1610nm).在抽运功率均匀分配的情况下,对80个信道的信号进行分布式放大,分析了不同信号、抽运功率沿光纤的...     

正向抽运喇曼光纤放大器开关增益数值计算研究

采用数值计算的方法,对影响正向抽运喇曼光纤放大器(RFA)开关增益的几个因素——喇曼增益系数、抽运光功率、光纤长度、光纤损耗、有效纤芯面积等参数与正向抽运喇曼光纤放大器开关增益的关系进行了分析研究,并把数值分析的结果和小信号的解析结果进行了比较,然后在此基础上提出了有效提高正向抽运喇曼光纤放大器开关增益的几种方法。     

同向与反向抽运光纤喇曼放大器的阈值比较

为分析同向抽运与反向抽运光纤喇曼放大器的阈值特性,基于已有的耦合微分方程,采用龙格库塔算法和打靶算法,数值模拟同向抽运和反向抽运光纤喇曼放大器中信号光功率沿光纤的演变过程,在此基础上根据实际情况推导出同向与反向抽运光纤喇曼放大器的阈值公式,这些公式比文献中的阈值公式更全面。然后,详细分析各个参数对同向抽运和反向抽运光纤喇曼放大器阈值特性的影响,并且对两种抽运方式的阈值进行比较,结果表明,各参量对同向和反向抽运FRA的阈值影响有相同的地方,也有不同的地方。相同参数时,反向抽运光纤喇曼放大器的阈值都大于同向抽运光纤喇曼放大器的值。结论对于光纤喇曼放大器的优化设计和实验有指导作用,为进一步的研究提供有益的参考。     

抽运功率配置对双向喇曼放大器性能的影响

为了研究抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器性能的影响,基于已有的耦合方程,采用数值仿真方法,分析了不同抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器的增益、增益饱和以及抽运功率转换效率的影响。结果表明,双向抽运光纤喇曼放大器的增益、增益饱和以及抽运功率转换效率特性均介于同向和反向抽运光纤喇曼放大器之间,并且随着同向抽运功率在抽运总功率中所占比例的升高,增益、增益饱和功率和抽运功率转换效率的数值增加;大信号、抽运功率较大时,抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器性能的影响显著。这对双向抽运光纤喇曼放大器和光纤激光研究具有一定的参考价值。     

正向抽运光纤喇曼放大器偏振相关增益研究

为了研究单抽运多信号传输的光纤喇曼放大器(FRA)系统中各因素对由抽运-信号喇曼相互作用所产生的偏振相关增益(PDG)的影响,采用数值计算的方法,对FRA的数学模型和PDG的表示方法进行了分析,然后对光纤偏振模色散(PMD)、抽运光功率、抽运光波长、信号光功率、光纤长度、光纤损耗等参量与PDG的关系进行了研究,最后总结了各参量对PDG的影响。结果表明,光纤的PMD值对PDG的影响最为显著。此研究对有效降低FRA系统中由非线性效应所造成的PDG是有帮助的。     

分布式光纤喇曼放大器实验研究

为了对后向抽运分布式宽带光纤喇曼放大器的特性进行实验研究,采用多波长1426nm,1440nm,1460nm,1475nm和1495nm的半导体激光器作为抽运源,实现了C+L波段近80nm带宽的信号光放大,获得了比较好的平坦增益、偏振相关增益,系统平均开关增益为10.7dB,增益平坦度为1.5dB,最大噪声指数为-1.96dB,偏振相关增益小于0.4dB.结果表明,光纤喇曼放大器的抽运源波长、功率选择比较合理,系统所有技术指标均满足光纤通信使用要求.这一结果将对通信产业化发展有着重要的指导作用.     

光纤喇曼放大器的阈值探析

为了研究光纤喇曼放大器的阈值特性,首先由受激喇曼散射的耦合微分方程出发,采用数值模拟的方法,描述了光纤喇曼放大器中阈值的产生过程,给出阈值前后的仿真结果,强调阈值的重要性.然后在已有研究的基础上,考虑与实际情况相吻合,采用理论推导的方法,得到同向抽运和反向抽运光纤喇曼放大器的阈值公式.并且采用5种典型光纤的相应参数,对影响阈值的各参量进行了详细分析,抽运方式不同,阈值不同;同一种抽运方式中,各参量对阈值的影响也不同.结果表明,可以根据各个参量对阈值的不同影响来优化参量以降低阈值,对于如何提高光纤喇曼放大器的抽运效率以及光纤喇曼放大器的实验工作有一定的参考价值.     

光纤喇曼放大器原理的数值模拟分析

为分析光纤喇曼放大器的原理,基于已有的耦合微分方程,采用数值解法,对不同抽运光强下不同长度光纤所产生的受激喇曼散射现象进行数值模拟,并对模拟结果作了详尽分析。发现:发生受激喇曼散射现象时,抽运光强和光纤长度发生兑换;能量红移现象普遍存在,包括同阶Stokes光谱内部和不同阶的Stokes光谱之间。抽运光强越大,能量红移现象越明显。此结论比文献中的实验结果更全面,对相关实验有指导作用,为光纤喇曼放大器和光纤喇曼激光器等器件的原理理解和优化设计提供了有益的参考。     

多泵浦喇曼放大器简化模型设计及泵浦优化

对多泵浦光纤喇曼放大器(FRA)功率传输方程进行了合理简化,得到密集波分复用系统(DWDM)信号合成喇曼增益的数学模型,分析了受激喇曼散射(SRS)对信号喇曼增益的影响。并在该简化模型基础上介绍了一种对泵浦波长分布和输入功率进行优化计算的方法,实现了超宽带平坦的喇曼增益谱,为多泵浦FRA在DWDM系统中的应用提供了有价值的参考。     

反向多波长抽运RFA的稳定高效的打靶算法

基于求解非线性方程组的牛顿一拉斐森方法,提出了一种反向多波长抽运拉曼光纤放大器(BMP-RFA)数学模型的打靶算法。通过对实际应用条件下多种参数BMP-RFA数学模型的求解,表明该算法是高效和稳定的。采用该算法对波长分别为1420nm、1440nm、1460nm、1480nm和1500nm,功率均为220mw的5个抽运光源,波长为1530．33nm～1611．79nm、信道间隔为100GHz的ITU建议的C L波段100路信号光,20km标准单模光纤作为增益介质的BMP-RFA进行数值仿真,结果仅迭代4次就使5个抽运光源中最大的功率偏差降为0．3mW。     

Dynamics of stimulated Raman scattering in double-clad fiber pulse amplifiers

A systematic analysis on dynamics of stimulated Raman scattering (SRS) in highly pumped ytterbium-doped double-clad fiber amplifiers during amplification of nanosecond pulses at tens-of-kilohertz repetition rates is presented. Energy and waveform evolutions of signal and Raman pulses in the amplifiers under forward, backward and bidirectional pump are depicted respectively. In consideration of the SRS components and incurred energy loss at the amplifier output, the detrimental effects of SRS on signal amplification for three pumping methods are quantitatively compared and comprehensively illustrated upon different signal, fiber and pump conditions. To avoid the performance deterioration, some limitations are also discussed.     

色散补偿型光纤拉曼放大器的增益和噪声指数的实验研究

对S波段的色散补偿型分布式光纤拉曼放大器(FRA)进行了研制。本放大器中采用了先进的光纤拉曼激光器作为抽运源,并对5 km DCF-50 km G652光纤色散补偿型分布式FRA分别进行了前向抽运和后向抽运,测量了其前向和后向增益光谱和噪声谱,结果表明后向抽运方式在增益和噪声特性方面优于前向抽运方式。对色散补偿型分布式FRA在后向抽运方式下的增益和噪声指数随抽运功率的变化而变化的规律进行了实验研究,结果表明其增益随抽运功率的增大而增大,噪声指数随增益的增大而减小。为比较色散补偿型分布式FRA和分布式FRA在增益和噪声方面的性能,分别测量了上述两种光纤拉曼放大器在后向抽运方式下的增益谱和噪声指数谱,结果表明: 5 km DCF-50 km G652光纤制成的色散补偿型分布式FRA的增益和噪声特性,均优于由50km-G652光纤制成的分布式FRA。本文对实验结果进行了理论分析。     

双向抽运拉曼光纤放大器抽运光功率分配对开关增益的影响

利用打靶法对单波长双向抽运拉曼光纤放大器的开关增益问题进行了数值仿真研究，结果表明，在小信号的情况下，只要抽运光的总功率不变，信号光的开关增益几乎与正反向抽运光功率的分配比例无关，此结果和小信号情况下的解析解结论一致。当信号光功率增大到对抽运光的消耗不能忽略时，其开关增益随着正向抽运光功率百分比的增大而略有增大。另外，也给出了几种不同输入信号入纤光功率、不同正反向抽运光功率分配情况下的信号光、正反向抽运光和总光功率沿光纤长度的分布。     

多泵浦拉曼放大器增益特性的仿真与分析

合理简化了多泵浦光纤拉曼放大器功率传输方程,利用多步平均功率法进行数值计算得到了密集波分复用系统信号的合成拉曼增益。借助该简化模型研究了多泵浦光源的个数、输入功率和波长分布对信号拉曼增益的影响,简单分析了实现超宽带平坦拉曼增益的多泵浦波配置原则,为多泵浦光纤拉曼放大器在密集波分复用系统中的应用提供了有价值的参考。     

多抽运宽带喇曼放大器模拟算法的研究

基于龙格-库塔-芬尔格(Runge-Kutta-Fehlberg)方法,提出了一种求解多抽运宽带喇曼放大器耦合方程的自适应步长算法。该算法根据每步计算中局部截断误差和精度的要求,合理调整步长大小。仿真结果表明,与其它算法相比,自适应步长算法能有效地提高计算精度和效率,适合于光纤喇曼放大器的模拟计算。     

光纤拉曼放大器的分析和设计

介绍了光纤拉曼放大器（FRA）的理论模型及其简化模型，在些基础上分析比较了3种前向FRA的仿真方法，给出了忽略泵浦消耗的后向泵浦FRA的解析解，并推导出了前向泵浦和后向FRA的作用距离的表达式，以及双向泵浦FRA的最大无中继传输距离的表达式。     

多泵浦宽带拉曼光纤放大器优化设计的研究

文章以多泵浦拉曼光纤放大器的增益平坦度为切入点,分析了影响多泵浦FRA的增益平坦性的因素,罗列了几种不同的优化算法并着重介绍了遗传算法.研究表明,使用遗传算法优化宽带拉曼放大器是可行的.另外,使用的泵浦个数越多,所得平坦增益带宽越宽.但是,泵浦个数越多,成本也越高,计算量也越大.因此,我们要根据具体要求,选择合适的泵浦...