基于粒子群算法的拉曼光纤放大器的多抽运源优化

基于粒子群算法(PSO)提出了一种优化多波长抽运拉曼光纤放大器的新方法。只要给定信号光的波长分布、功率、抽运光的个数、抽运光的波长和功率变化范围．再根据其他已知的光纤参数．就能优化出满足指定平均开关增益大小、指定增益平坦度所需的抽运源参数．包括各个抽运源的波长和功率。采用该方法对一个C波段的拉曼光纤放大器进行了优化．仅应用两个抽运光源就实现了平均开关增益分别为32dB、20dB、l7dh相应最大增益波动分别为的拉曼光纤放大器的设计．得到了各抽运光源的优化波长和优化功率。     

多波长抽运光纤拉曼放大器的增益平坦研究

对多波长抽运增益平坦拉曼光纤放大器设计中需考虑的重要问题进行分析,包括光纤类型差异和掺杂浓度对拉曼增益系数的影响等,并通过数值计算得到了不同波长抽运光随光纤长度的演变情况,进而给出了多波长抽运情况下抽运波长的选择方法,估算了抽运光的所需能量。     

TDM抽运光纤拉曼放大器的色散研究

基于光纤拉曼放大器(FRA)的非线性偏微分耦合方程,采用时分复用(TDM)方式抽运,研究了多波长抽运源反向抽运时信号光在光纤中的传输特性.利用分布傅里叶变换方法数值模拟了TDM反向抽运光纤拉曼放大器的色散特性.分析了光纤的色散系数、抽运光的占空比,以及抽运源的数量变化等对光纤拉曼放大器色散的影响,研究结果为TDM抽运光纤拉曼放大器色散的进一步研究提供了参考.     

光纤拉曼放大器的最大拉曼增益特性

为了分析同向抽运与反向抽运光纤拉曼放大器的最大拉曼增益,基于耦合微分方程,采用理论推导的方法,根据不同抽运结构下信号光放大的不同实际情况定义并推导出同向抽运光纤拉曼放大器和反向抽运光纤拉曼放大器的最大拉曼增益公式。然后,详细分析了各个参数对两种抽运方式下光纤拉曼放大器的最大拉曼增益的影响。对两种抽运方式下相同参数引起的最大拉曼增益进行了比较。结果表明,同样的参数对同向抽运与反向抽运光纤拉曼放大器最大拉曼增益的影响有相同的地方,也有不同的地方。最后,将最大拉曼增益和常用的开关增益进行了比较。对光纤拉曼放大器的实验、成本估计和器件效率等研究有重要参考意义。     

波长1.65μm的光纤受激拉曼散射放大器

制成了工作波长为 1.65μm的光纤受激拉曼散射放大器。研制了波长1.53μm的双级磷酸盐光纤爱激拉曼散射转换器抽运该放大器，制成信号增益带最大值位于1.6-1.7μm的放大装置。受激拉罢散射放大器的基质是芯中GeO2分子含量25%的光纤。不同输入信号功率时的增益系数为20-25dB 。计算表明，使用标准通信光纤(GeO含量低的）可通过降低光纤接合处的光学损耗提高该系统的增益系数。     

同向抽运光纤拉曼放大器的阈值特性

为全面分析同向抽运光纤拉曼放大器的阈值特性,基于耦合微分方程,采用龙格库塔算法,数值模拟同向抽运光纤拉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抽运光纤拉曼放大器的阈值公式。然后,数值计算各个参数对同向抽运光纤拉曼放大器阈值特性的影响,结果表明,初始信号光功率、光纤有效长度、拉曼增益系数、抽运光和信号光频率比值增加,阈值减小;光纤有效面积越大,阈值越大。     

两级串级拉曼放大器

分布式拉曼放大器利用传输光纤作为增益介质可以边传输边放大,有效地提高系统性能.传统的分布式拉曼放大器通常是把频差落在拉曼峰值附近的信号光和抽运光同时注入光纤中,使信号光在抽运光的一级Stokes波位置被放大.但是拉曼放大阈值一般很高,通常需要抽运光功率达到瓦量级.根据受激拉曼散射的频移规律,K.C.Byron提出一种两级的串级拉曼放大器结构,就是使信号光在抽运光二级Stokes波的位置被放大,同时在一级Stokes波的位置注入一小的功率,就可以获得较大的增益,从而有效的降低直接抽运光的功率. K.C.Byron使用的是信号光和两个抽运光同向传输的抽运方式.本文分析了基于这种串级拉曼放大思想的另外两种抽运方式,并对三种抽运方式作了比较,通过使用四阶龙格-库塔方法,求出了信号光和抽运光的耦合方程的数值解,模拟了相同入射功率下,不同抽运方式下信号光在长80 km的通信光纤中的放大特性.同时求出了获得相同增益各自所需的功率.(PB1)     

调谐范围40nm的多波长布里渊/铒光纤光源

设计了一种宽带可调谐多波长布里渊/铒光纤光源。利用光纤中的受激布里渊散射效应产生反方向传输的斯托克斯信号将光信号返回线型腔中,消除了腔内自激模的影响,使光源的调谐带宽仅由掺铒光纤放大器的带宽和布里渊抽运信号的调谐范围决定。布里渊抽运信号进入布里渊增益介质之前经过掺铒光纤放大器的两次放大,有效降低了布里渊增益的抽运阈值。该光源实现了1530～1570 nm之间40 nm可调谐范围的输出。在布里渊抽运信号功率2 mW,1480 nm抽运源抽运功率110 mW情况下,在1540～1566 nm范围内,获得了波长间隔0.084 nm的5个波长的输出。     

反向抽运光纤拉曼放大器阈值的数值分析

为分析反向抽运光纤拉曼放大器的阈值特性,基于已有的耦合微分方程,采用龙格库塔法和打靶法相结合的算法,数值模拟了反向抽运光纤拉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反向抽运光纤拉曼放大器的阈值公式,并详细分析了各个参数对反向抽运光纤拉曼放大器阈值特性的影响,结果表明,初始信号光功率、光纤有效长度、拉曼增益系数增加,阈值就会减小;光纤有效面积越大,阈值越大。     

抽运饱和及信道问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。     

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。     

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     

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。     

Mean Relative Intensity Noise Transfer in Fiber Raman Amplifiers Using Multiple-Wavelength Pumps

We present a numerical analysis of mean relative intensity noise (RIN) transfer in a fiber Raman amplifier (FRA) using multiple-wavelength pumps. For the first time, the RIN transfer is investigated to include pump-to-pump and signal-to-signal RIN transfers, together with the ldquotraditionalrdquo pump, to signal transfer in a multiple-wavelength pumped FRA. We show that for a multiple-wavelength pumped FRA, pump-to-pump and signal-to-signal RIN transfers induce an increase of RIN transfer magnitude. For a multiple-wavelength counter pumped FRA, in additional to the major pump to signal RIN transfer, pump-to-pump RIN transfer is considerable, and signal-to-signal RIN transfer is very small. For a multiple-wavelength co-pumped FRA, both pump-to-pump and signal-to-signal RIN transfers increase RIN transfer magnitude significantly. In addition, for both a co- and counter pumped FRAs, particularly for the co-pumped FRA, the longer wavelength signals experience more RIN transfer than the shorter wavelength signals. Furthermore, the bandwidth of RIN transfer is significantly increased in a multiple-wavelength co-pumped FRA with multiple input signals compared to a single-wavelength co-pumped FRA with an input signal.     

用改进的遗传算法对多信道FRA泵浦源进行优化设计

Based on the nonlinear power coupled equations of fiber Raman amplifiers （FRA）, the optimal design to the pumps source has been done with modified genetic arithmetic in this paper. The numerical simulation shows that, for a 40 channels DWDM system and with three pump sources, the Raman gain of about 10dB can be obtained, and the gain ripple is about 1.5dB. The result is useful for the design of backward-pump FRA.     

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     

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。     

A perturbation method for analysis of TDM-pumped fiber Raman amplifier

We propose a perturbation method for time division multiplexed (TDM) pumping fiber Raman amplifier (FRA). The method is based on the solution of Raman partial differential equations (PDEs) by a closed integral form. Taking the signals and pumps power as the interim solution and updating their values in an iterative process, Raman gain and pump/signal evolution can be calculated in any order of accuracy. In the first order of perturbation, some analytical formulas for the FRA dynamic control are obtained. Analytical formulas are employed for gain ripple minimization and also the gain clamping problem under channel reconfiguration.     

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。