喇曼光纤放大器结构对性能的影响

详细分析了拉曼光纤放大器的结构对性能的影响.基于受激喇曼散射效应中泵浦光与信号光之间相互作用的常微分方程,进行了数值模拟.模拟结果表明,喇曼光纤放大器结构对性能有着非常大的影响作用.后向泵浦结构,输出信号的光功率相对高于前向泵浦输出信号的光功率.当不考虑泵浦波动时,前向泵浦结构输出信号的信噪比高于后向输出信号的信噪比.在任何一种泵浦结构中都可获得高于41dB信噪比.设计了一种后向泵浦、增益平坦的放大器.该放大器可以实现90km、40×10Gbit/s复用信号的无损传输,增益波动小于1.2dB.     

多波长宽带拉曼放大器的优化设计

简化多波长宽带拉曼放大器功率耦合方程,利用多步平均功率法进行数值计算得到密集波分复用系统信号的合成拉曼增益.对传统的模拟退火优化算法进行改进,并应用于宽带拉曼放大器增益谱的优化设计.提出新的目标函数,综合考虑增益带宽、开关增益、增益平坦度等特征参数.基于该简化模型和优化方法研究多泵浦光源的个数、输入功率和波长分布对信号拉曼增益的影响,揭示拉曼放大器增益带宽、开关增益、增益平坦度、泵浦数目等主要参数之间的内在联系.仿真结果显示,信号平坦增益带宽△λ随着泵浦数的增多显著加宽,随开关增益的提高和平坦度的增加明显变窄.     

基于神经元网络和人工蜂群算法的拉曼光纤放大器设计方案

介绍了一种将反向传播(BP)神经网络算法与人工蜂群算法相结合的方法,并用该方法对多泵浦拉曼光纤放大器的设计进行了优化.通过研究多层BP神经网络中的隐藏层层数和神经节点数,确定了最佳的学习模型,该模型可以精准地反映泵浦波长和泵浦功率与拉曼净增益分布间的映射关系,能代替传统求解拉曼耦合波方程的方法.同时,为了提高增益谱的平坦性,采用人工蜂群算法来优化泵浦参数,得到了最优的泵浦波长和泵浦功率.仿真结果表明,通过将训练好的BP神经网络模型加入到人工蜂群算法中,所研究的拉曼放大器达到了期望的增益性能,且其目标值与预测值的最大误差不超过0.29 dB.该设计方案为拉曼光纤放大器的研究提供了新的思路和方法.     

硅波导受激喇曼散射放大信号光的数值模拟

提出了用连续泵浦光在硅波导中的受激喇曼散射对信号光进行放大的方法.建立了信号光和泵浦光在硅波导中传输的耦合方程,得到了计算信号光增益的理论模型.利用数值模拟结果,对泵浦功率沿波导的分布,信号光在不同波导长度以及输入功率情况下的增益等进行了分析和讨论.结果表明,适当增加波导长度和泵浦光功率可以得到较高喇曼增益的结论.     

双折射光纤中斯托克斯波的增益谱

根据激光脉冲在双折射光纤中传输时的混合模方程,考虑拉曼效应后,得出在受激拉曼散射和参量放大共同作用下的增益。数值模拟了当输入泵浦波沿两双折射轴450附近区域传输时,在不同色散区斯托克斯增益谱随输入功率及群速度失配等相关参数的变化关系;结果表明斯托克斯增益谱在不同色散区表现出明显不同的特性,当满足一定条件下,可利用混合模双折射光纤中传输的泵浦波分解出的脉冲序列来分离和提取T频脉冲。     

双折射光纤中斯托克斯波的增益谱

根据激光脉冲在双折射光纤中传输时的混合模方程,考虑拉曼效应后,得出在受激拉曼散射和参量放大共同作用下的增益。数值模拟了当输入泵浦波沿两双折射轴450附近区域传输时,在不同色散区斯托克斯增益谱随输入功率及群速度失配等相关参数的变化关系;结果表明斯托克斯增益谱在不同色散区表现出明显不同的特性,当满足一定条件下,可利用混合模双折射光纤中传输的泵浦波分解出的脉冲序列来分离和提取T频脉冲。     

一种增益平坦的光子晶体拉曼光纤放大器

为解决传统拉曼放大器增益系数低和增益不平坦的问题,采用级联光子晶体光纤的设计方法设计了一种增益平坦的拉曼光纤放大器.采用受激拉曼散射效应的稳态分析理论,分析了光子晶体光纤的拉曼增益谱,建立了拉曼放大器的理论模型.通过解耦合方程,推导了实现增益平坦的约束条件,发现光纤长度和泵浦功率是影响拉曼光纤放大器增益平坦度的两个参数.仿真结果表明,在1 508～1 544 nm的带宽范围内,实现了一个增益高达21 dB,增益平坦度仅为0.14 dB的光子晶体拉曼光纤放大器,可在光纤通信系统应用中发挥重要作用.     

一种信号光与泵浦光同时被反射的宽带双程分立式拉曼放大器的特性研究

对一种高效的宽带（80nm）双程分立式拉曼放大器的特性进行了理论及实验研究。该拉曼放大器中利用一端镀有金膜的光纤作为宽带反射镜，信号光及泵浦光均被反射而第二次经历增益光纤。与传统的前向泵浦的拉曼放大器相比，该拉曼放大器的增益提高了约150％。此外，分析了影响增益的几种因素，包括泵浦间的相互拉曼作用以及光纤的长度。     

Design of broadband hybrid fiber amplifier based on particle swarm optimization algorithm北大核心CSCD

基于铒/镱共掺光纤放大器（erbium-ytterbium doped fiber amplifier, EYDFA）的理论模型和受激拉曼散射效应的分析理论,利用EYDFA和拉曼光纤放大器（Raman fiber amplifier, RFA）的增益谱互补特性,研究并设计了EYDFA与二阶多泵浦RFA相结合的混合放大器结构。为了得到高增益和低平坦度的混合放大器,引入了粒子群算法优化泵浦光波长和功率。仿真结果表明:在不使用增益均衡器的条件下,所设计的混合光纤放大器在输出端得到了近似相等的输出光功率,在90 nm的带宽范围内平均增益为38.78 dB,增益平坦度为1.1 dB,为混合放大器的设计和优化提供了参考。     

硅基拉曼放大器增益的理论分析

提出了硅波导中受激拉曼散射信号光获得正增益的理论分析方法,并对关键参量自由载流子寿命和抽运光功率做了分析,得到了可以获得正增益的自由载流子寿命阈值公式,抽运光功率阈值.研究了抽运方式对于硅基拉曼放大器增益的影响,并指出采用双向抽运方式可以使拉曼增益大大提高. 关键词： 硅基放大器 拉曼放大器 抽运方式     

一种新颖的宽带光纤喇曼放大器优化设计方法

介绍了一种新颖的宽带光纤喇曼放大器的优化设计方法.通过研究多波长后向泵浦光纤喇曼放大器的传输方程, 分两步来确定各泵浦波的频率及输入功率的大小.首先通过模拟煺火算法迭代出满足条件的泵浦波频率,然后利用平均功率分析方法,采用四阶阿当迭代方法计算出各泵浦波输入功率的大小,从而设计出具有较宽平坦增益带宽的光纤喇曼放大器.该算法是一种简单有效的优化方法.     

Effect of diffraction on stimulated Raman scattering of laser radiation in the middle atmosphere

The theoretical aspects of propagation of laser radiation along slanted paths in the atmosphere at high altitudes under conditions of stimulated Raman scattering (SRS) by molecular nitrogen are considered. The SRS power conversion coefficient, the transverse intensity distribution, and the effective size of laser beams with different initial spatial profiles are numerically simulated along the propagation path. The behavior of these parameters is studied for different ratios between the optical path length and the length of free diffraction of the initial laser beam. It is shown that, at a given level of the increment of the SRS amplification, the diffraction can both increase and decrease the efficiency of the Raman interaction of waves owing to the intensity redistribution in the transverse beam profile. This effect is the most pronounced for beams with non-Gaussian initial spatial intensity profiles.     

Analytical Model of Non-dispersion-limited Transient Stimulated Raman Scattering in Single-mode Silica Fiber in WDM Optical Communication System

The non-dispersion-limited analytic solutions of unidirectional N-channel transient stimulated Raman scattering (SRS) coupling wave equation which governing the propagation of the optical signals in single-mode (SM) silica fiber have been presented. Taking into account the SRS cross coupling among the N-channels, the analytic solutions are applicable to the system with arbitrary channel separation and input signal light power.     

Analytical Model of Non-dispersion-limited Transient Stimulated Raman Scattering in Single-mode Silica Fiber in WDM Optical Communication System

1 IntroductionNowadays, fused silica fiber still is the most common fiber in wavelength divisionmultipleeing (WDM) OPtical commwhcation syStem. In the WDM system, themodulation type of input signal in one channel differs from another channel. FOrinstance, in the Ralnan fiber amplifiers, the pUmP is a continuous wave (CW) whilethe signals are pulse modulated. SO, when we study the SRS effect in the system, wemust take into account the different modulation type of signals. For a tWO-cha…     

The effect of SRS on pilot-tone detection technique in DWDM system

A math model that can describe the effect of stimulated Raman scattering (SRS) on pilot-tone detection technique is proposed. Thrugh numerical simulation, it is shown that the effect of SRS could produce ghost-tones. The power of ghost-tones was larger for the channels separated further from the real-tone.The power ratio between real-tone and ghost-tones increases linearly with the increase of transmission length when propagation distance longer than 300 km.     

一种新型宽带光纤拉曼放大器的理论研究

主要比较分析了光子晶体光纤在设计宽带光纤拉曼放大器上的优越性。简化了多波长宽带光纤拉曼放大器功率耦合方程,分两步来确定各泵浦波的频率及输入功率的大小。首先通过模拟煺火算法迭代出满足条件的泵浦波频率,再利用平均功率分析方法,采用四阶阿当迭代方法计算出各泵浦波输入功率的大小,设计出了具有较宽平坦增益带宽的光纤拉曼放大器。分别对光子晶体光纤和色散位移光纤进行了模拟计算,仿真结果表明光子晶体光纤可以用来设计成短长度、高效的光纤拉曼放大器。     

高功率双包层光纤激光器受激拉曼散射和热效应的理论研究

 受激拉曼散射和热效应会限制光纤激光器功率的提高。利用高功率光纤激光器的速率方程和热传导方程，理论研究了双端泵浦和分布泵浦下双包层光纤激光器的受激拉曼散射和热效应，得到了光纤中的泵浦光、激光和斯托克斯光的功率分布，光纤激光器的输出特性以及光纤中的温度分布。分析表明，当泵浦功率增大到一定值时，光纤激光器中出现SRS，一部分激光功率会转移给斯托克斯光，影响激光功率进一步提高;与双端泵浦方式相比，分布泵浦下光纤激光器的斜率效率和最大输出功率相差不大，但是，光纤中的温度分布被有效地降低，因此，分布泵浦方式更为有效。     

Numerical analysis of stimulated inelastic scatterings in ytterbium-doped double-clad fiber amplifier with multi-ns-duration and multi-hundred-kW peak-power output

We investigate the stimulated Brillouin scattering (SBS) and the stimulated Raman scattering (SRS) in an ytterbium-doped double-clad fiber amplifier that outputs optical pulses with multi-ns-duration and multi-hundred-kW peak-power. The ytterbium-doped double-clad fiber amplifier is simulated by a model which is composed of a set of propagation-rate equations. The simulated results show that SBS and SRS will deform the output signal pulse in both the time domain and the spectral domain, and degrade the performance of the ytterbium-doped double-clad fiber amplifier seriously. It is shown in our simulation that the troublesome SBS can be effectively suppressed by broadening the signal linewidth to a critical value of 0.07 nm in our calculation, and the effect of SRS can be suppressed using a large-mode-area fiber with proper length. The model and the simulated results are very useful for designing an ultra-high-power ytterbium-doped double-clad fiber amplifier.     

高功率纳秒光脉冲在单模光纤中的受激喇曼散射及抑制研究

利用包含喇曼增益、抽运消耗、自相位调制、交叉相位调制和群速度色散效应的耦合非线性薛定谔方程组,对千瓦级高功率纳秒脉冲在单模光纤中的传输特性进行了模拟计算.分析了输入脉冲和斯托克斯脉冲的演化过程,研究了大模面积光纤对受激喇曼散射的抑制作用.研究结果表明,采用模面积为530 μm~2的光子晶体光纤作为惯性约束聚变脉冲整形系统的传输介质,能有效抑制受激拉曼散射,不但信号衰减较小,而且中心凹陷程度较低.     

非自治拉曼多色孤子的管理和传输

以变系数的非自治非线性薛定谔方程为模型,考虑了一种色散、非线性和自发拉曼散射效应管理下的非自治系统,通过简单变换显式给出了该系统的精确非自治拉曼多色孤子解。基于精确孤子解,解析研究了该拉曼多色孤子在非自治管理系统中的演化特性,发现孤子的中心位置、波数与色散和非线性以及拉曼效应有关,而孤子频移仅与拉曼效应的参数决定,拉曼效应主导了非自治孤子的自频移,引起了孤子的频移在传输过程中不断的发生变化,导致了孤子的多色性。另外,我们数值讨论了该非自治孤子的传输稳定性,结果表明:该非自治拉曼多色孤子在有限的扰动下具有较好的稳定性。