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.     

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。     

反向抽运喇曼光纤放大器开关增益特性研究

用数值计算的方法,对影响反向抽运喇曼光纤放大器开关增益的几个参数与反向抽运喇曼光纤放大器开关增益的关系进行了分析研究,数值计算的结果对有效提高反向抽运喇曼光纤放大器的开关增益有参考意义。     

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.     

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。     

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。     

高功率光纤激光器喇曼效应的数值分析

为了研究掺镱双包层高功率光纤激光器的结构参量对喇曼效应的影响,利用数值模拟方法求解有关抽运光、激光和斯托克斯波的稳态速率方程组,得到了激光和斯托克斯波在光纤轴向的分布特性,以及喇曼阈值抽运功率与光纤激光器结构参量的关系.结果表明,当光纤激光器采用大模面积、短腔长、小斯托克斯波辐射截面和长激光波长的结构参量时,能显著提高喇曼阈值抽运功率,降低喇曼效应.     

喇曼散射的数值仿真及其应用探索

为了研究喇曼散射的全过程及其规律,首先,采用数值仿真的方法,基于对喇曼散射耦合微分方程的量纲重新匹配,演示喇曼散射光谱产生及其演化的过程,给出自发喇曼散射向受激喇曼散射过渡的结果。结果表明:阈值的意义突出,阈值前后的喇曼散射光谱截然不同;抽运光强大于阈值以后,喇曼散射光谱呈现出三个典型规律,即抽运光强和散射光强峰值出现的光纤长度呈反向关系;抽运光强越大,散射光强峰值和抽运光强的比值越大;散射光谱在同级内和不同级间都存在能量红移。然后,在已有研究的基础上,总结喇曼散射的各种实际应用,特别是应用于光纤喇曼放大器的研制。对于喇曼散射的理论和应用研究以及相应的实验工作有一定的参考价值。     

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。     

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。     

同向抽运光纤拉曼放大器功率转换效率的理论分析

为了对同向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发,首先理论推导出功率转换效率的解析解,然后采用数值计算的方法详细分析不同物理因素对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和单位面积的拉曼增益系数增加而增加,当增加到最大值时保持数值不变;小信号时,初始信号光功率对功率转换效率的影响较小;大信号时,功率转换效率随着初始信号光功率增加而快速增加;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物线曲线关系;抽运光与信号光的频率比增加时,功率转换效率减小。     

宽带拉曼光纤放大器的优化算法与系统实现

采用序列二次规划算法并通过优化泵浦波长和残留功率,实现了反向泵浦的宽带拉曼光纤放大器(RFA)的增益平坦度优化,大大简化了运算过程,缩短了优化时间.并根据优化结果实现了双泵浦、三泵浦和四泵浦的宽带RFA实验系统.结果显示理论计算与实验结果具有良好的一致性,表明此优化方案具有极强的实用性.     

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。     

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     

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。     

Numerical comparison between distributed and discrete amplificationin a point-to-point 40-Gb/s 40-WDM-Based transmission system with threedifferent modulation formats

We describe a detailed numerical investigation on the relative merits of gain flattened distributed Raman amplification (DRA) and discrete gain flattened amplifiers. We simulate a system with forty 40-Gb/s channels spaced at 100 GHz and compare the performance of three different modulation formats nonreturn-to-zero (NRZ), return-to-zero (RZ) and carrier-suppressed RZ (CS-RZ). Three types of amplifiers, multifrequency backward- and forward-pumped DRAs, and an idealized discrete gain flattened amplifier are examined for various signal powers and transmission distances. For the backward-pumped DRA, we also describe calculated tolerance limits imposed by incomplete dispersion slope compensation and polarization mode dispersion (PMD) level