同向与反向抽运光纤拉曼放大器的增益比较

为分析同向抽运与反向抽运光纤拉曼放大器(FRA)的增益特性,基于已有的耦合微分方程,采用反向抽运中打靶法和龙格库塔法相结合的算法,得到相应结果;详细分析了所有参量对增益的影响,对两种抽运方式在小信号和大信号时分别进行比较,指出小信号时,同向和反向抽运FRA的增益相差不大;大信号时,同向抽运FRA的增益要高于反向抽运的,并且比反向抽运更难以达到增益饱和.     

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5km DCF-50km 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：5km DCF-50km 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。     

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。     

反向多抽运光纤拉曼放大器偏振相关增益研究

基于光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程,采用数值计算的方法系统研究了反向多抽运FRA中的偏振相关增益(PDG),其中包括FRA系统中由所有光波拉曼相互作用所产生的PDG、由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG、由抽运-抽运拉曼相互作用所产生的PDG以及由信号-信号拉曼相互作用所产生的PDG。研究结果表明,相比于单抽运FRA系统,多抽运FRA系统不仅可以获得较平坦的拉曼增益谱而且可以使整个增益带宽内的PDG较均匀。此研究不仅可以有效地估计反向多抽运FRA系统中分别由抽运-信号、抽运-抽运、信号-信号之间拉曼相互作用所产生的PDG,而且对有效降低FRA系统中的PDG提供重要的参考价值。     

反向抽运光纤拉曼放大器偏振相关增益的数值计算

基于反向抽运方式的光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程,采用数值计算的方法首次系统研究了单抽运多信号传输的FRA系统中各因素——光纤偏振模色散(PMD)、抽运光输入功率、抽运光波长、信号光输入功率、光纤长度及光纤损耗系数等对由抽运-信号拉曼相互作用所产生的偏振相关增益(PDG)的影响;比较了单抽运多信号FRA系统与单抽运单信号FRA系统中由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG的大小;总结了各参数对降低由抽运-信号拉曼相互作用所产生的PDG的效果。研究结果表明,单抽运多信号FRA系统中的PDG主要由抽运-信号拉曼相互作用产生,并且光纤的PMD值和抽运光功率对PDG的影响较明显。     

宽带FRA中多波长抽运功率的自动优化方法

采用平均功率分析算法,数值求解多抽运宽带拉曼光纤放大器(FRA)增益过程的功率耦合方程;利用遗传算法强大的数值搜索能力,对10波长抽运FRA的抽运光进行功率优化;获得了80nm带宽,增益波动低于0．4dB的结果。     

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。     

光纤拉曼放大器中级联的前向受激布里渊散射

研究了前向抽运和背向抽运方式下S波段分布式光纤拉曼放大器(FRA)中级联的受激布里渊散射(SBS)现象。用窄光谱带宽(<100MHz)的可调谐LD作为信号源,通过S波段分布式FRA,当被放大的信号功率超过单模光纤SBS的阈值时,出现了前向SBS。随着FRA抽运功率的提高,在斯托克斯区,出现了级联的SBS线,信号的功率转换为SBS功率,在实验中观测到偶数阶的SBS谱线功率大于奇数阶的Brillouin Rayleigh散射线。当进一步增加FRA的抽运功率,其增益下,噪声变大,SBS的串扰破坏了FRA特性,使其无法在密集波分复用(DWDM)光纤传输系统中使用,因此需要严格地控制入纤的信号功率和FRA抽运功率。在实验中还观测到在FRA中被放大的信号光和SBS线两侧的伴线。     

抽运饱和及信道间受激拉曼散射效应对反向抽运分布式光纤拉曼放大器增益谱的影响

在宽带密集波分复用 (DWDM )系统中 ,后向抽运分布式光纤拉曼放大器 (B DFRA)会引入在小信号条件下无需考虑的两种效应 :抽运饱和效应 (PS)使拉曼增益减小 ;拉曼放大使信道间受激拉曼散射 (SRS)效应增强 ,产生附加拉曼倾斜效应 (ART)。将后向抽运分布式光纤拉曼放大器的增益谱分解为拉曼抽运的放大作用和信道间受激拉曼散射效应产生的倾斜作用 ,通过对各种工作条件下实际后向抽运分布式光纤拉曼放大器增益谱的优化计算 ,研究了抽运饱和效应和附加拉曼倾斜效应对后向抽运分布式光纤拉曼放大器增益谱的影响。计算发现抽运饱和效应取决于信道输出功率 ,附加拉曼倾斜效应由信道输入功率和输出功率共同决定 ,进而通过抽运饱和效应和附加拉曼倾斜效应的大小可以将后向抽运分布式光纤拉曼放大器的工作条件划分为三个区域 ,并讨论了不同工作条件下后向抽运分布式光纤拉曼放大器的简化分析方法     

双抽运光参量放大的增益特性

在相同条件下(如抽运光功率、信号光功率等),与单抽运相比,双抽运光参量放大(OPA)的增益大,增益带宽宽.由于信号光的增益特性与参量增益系数直接相关,因此,在建立高非线性光纤(HNLF)光参量放大的理论模型的基础上,对相位匹配条件、参量增益以及信号光饱和增益的特性进行了分析讨论,采用有限差分法,对增益饱和的特性进行了模拟.结果表明,参量增益和光纤参数、输入抽运光以及信号光的波长、功率有关,而信号光的饱和增益和输入抽运功率有关.     

光纤喇曼放大器的功率转换效率分析

在定义光纤喇曼放大器(FRA)功率转换效率(PCE)的基础上,考察了不同工作条件下光纤喇曼放大器的功率转换效率,分析PCE与光纤喇曼放大器的输入信号功率、输入泵浦功率和光纤长度的关系,比较了分布式与集总式FRA的功率转换效率,给出提高FRA功率转换效率的途径。     

计算多波长抽运光纤拉曼放大器传输方程的新方法

提出了一种直接用龙格一库塔迭代算法全面求解光纤拉曼放大器传输方程的方法。求解中不作任何假设近似，综合考虑了抽运、信号、噪声在传输过程中的相互作用。该方法推导过程简单，计算速度较快，能达到较高的精度要求，且有助于深入理解光纤拉曼放大器中各种效应在传输过程中的相互影响。采用此方法成功地在100nm带宽上求得信号增益，取得了较好的增益平坦度。同时给出了抽运功率在光纤传输线上的分布，进而给出了各个波长上的噪声系数。该方法非常适合应用于超宽带多波长抽运光纤拉曼放大器的工程设计。     

Double Rayleigh scattering noise in lumped and distributed Raman amplifiers

An improved analytical expression of the multiple path interference (MPI) induced by double Rayleigh scattered signal in fiber Raman amplifiers (FRAs), valid both for lumped and distributed FRAs, is derived with a small signal model. The expression is validated both by comparison with an exact solution and by MPI measurements on four different lumped and distributed Raman amplifiers.     

Compensating unflattened WDM chips spectra using dynamic backward-pumped fiber Raman amplifiers technology

Fiber Raman amplifiers (FRAs) with multiple pumps are proposed to realize dynamic gain equalization for a spectral chips signal with a non-flattened broadband light source (BLS) in a spectrum-sliced wavelength-division multiplexing (WDM) network. In FRAs with multiple pumps, the gain profile can be adjusted via appropriate specification of the relative position of the pump wavelengths and the power of the pump waves. This paper combines a pump-power control algorithm and a genetic algorithm (GA) to establish the optimal pump spectrum for any specified gain spectrum in the WDM system. The method flattens the power spectra of WDM chips by identifying the optimal pump wavelengths and pump power of backward-pumped FRAs. It avoids the conventional requirement for time-consuming trial-and-error adjustments or intensive numerical simulations. Simulation results show that the scheme is simple, effective, and applicable for various BLSs in a spectrum-sliced WDM transmitter.     

分布式光纤拉曼放大器多泵浦源的优化配置

拉曼增益谱的一个重要特征是增益峰值波长仅与泵浦波长有关(固定偏移约100nm)。利用这一特性，设计了一种新的光纤拉曼放大器(FRA)多泵浦源的优化算法。利用这一算法及综合理论模型，研究了不同配置条件下FRA增益谱。结果表明，该算法是简单而有效的。     

双向多泵浦光纤拉曼放大器偏振相关增益研究

基于光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程,采用数值计算的方法首次系统分析了双向多泵浦FRA系统中的偏振相关增益(PDG)特性。根据4个泵浦光源配置的不同,FRA有14种结构。首先整体分析了这14种不同FRA结构中PDG的特点;然后对其中一种结构FRA系统中PDG的特性进行了更具体的分析,包括泵浦-信号、泵浦-泵浦以及信号-信号拉曼相互作用所产生的PDG。研究结果表明,当泵浦总数目一定时,反向泵浦数目越多,其PDG均值越小;当泵浦总数目和反向泵浦数目都一定时,PDG的大小与反向泵浦光波长关系不大;双向多泵浦FRA系统中的PDG主要由泵浦-信号拉曼相互作用所产生的PDG决定。以上结果对有效降低双向多泵浦FRA系统中的PDG有重要的参考价值。     

混合链路光纤喇曼放大器研究

对由普通单模光纤 (SMF) ,色散补偿光纤 (DCF)作为喇曼增益介质的两种结构的混合链路光纤喇曼放大器进行了实验研究 ,并对实验情况下的实际传输系统中的混合喇曼放大链路进行了理论数值模拟 ,比较和分析了两种链路结构的增益和噪声特性     

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。     

基于光子晶体光纤的分立式拉曼放大器

主要研究了基于光子晶体光纤的宽带分立式拉曼放大器的优化设计方法。简化了多波长抽运宽带光纤拉曼放大器的传输方程, 得到优化设计的模型及目标函数。对传统的优化算法进行了改进, 提出了一种新的遗传模拟退火算法, 该算法同时利用遗传算法和模拟退火算法的优点。设计了两个分立式光纤拉曼放大器, 一个采用双波长抽运, 另一个采用四波长抽运。仿真结果表明, 光子晶体光纤可以用来设计成为短长度、高效的分立式光纤拉曼放大器。     

Signal transmission analysis of backward-pumped fiber Ramanamplifiers

We present a fast numerical method for the design and transmission analysis of backward-pumped fiber Raman amplifiers (FRAs). Our method groups pump-and-signal channels to exclude unimportant spectral bands between the groups during the simulation. Neglecting the weak pump channel modulation by the counterpropagating signal channels, we find the signal and pump evolutions from the FRA input toward the FRA output. The initial conditions at the FRA input may be obtained from the conventional power analysis. Our method may provide amplifier-induced transmission penalties that become increasingly important in high bit rate long-haul wavelength-division multiplexing transmissions