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.     

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1508~1544nm的带宽范围内,实现了一个增益高达21dB,增益平坦度仅为0.14dB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.     

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.     

二阶拉曼光纤放大器增益特性研究

为实现较大放大带宽,同时提高输出增益并保持较小的增益平坦度,设计了一种二阶拉曼光纤放大器,采用一个二阶泵浦和四个一阶泵浦对100路信号光进行分布式拉曼放大.首先对二阶拉曼耦合波方程进行数值求解,为进一步提高输出性能,利用粒子群优化算法对二阶拉曼光纤放大器的性能参数进行了优化,然后在相同泵浦参数配置下,对一阶拉曼光纤放大器和二阶拉曼光纤放大器进行对比,最后对二阶拉曼放大器输出增益的影响因素进行分析.通过Matlab仿真,在1 510～1 610 nm的增益带宽范围内所设计的二阶拉曼光纤放大器的平均输出增益为23.768 0 dB,最高输出增益为24.124 4 dB,同时增益平坦度为0.911 2 dB.     

基于高非线性光纤的增益谱平坦拉曼光纤放大器研究

针对光纤通信中密集波分复用系统各信道的在线平坦光放大这一光通信问题,提出利用级联高非线性光纤来设计增益平坦的拉曼光纤放大器。对高非线性光纤(As S光纤)拉曼增益谱前后沿进行线性拟合处理,利用不同波长泵浦抽运同种光纤,实现前放大后增益补偿,并考虑信号光损耗不同,在输出端得到了一个近似固定的功率输出值,并分析了影响拉曼光纤放大器输出特性的因素。模拟结果表明:平均增益为20.45 dB,增益平坦度为0.15 dB。     

1410 nm波段分布式光纤拉曼增益放大器的研究

讨论了分布式光纤拉曼增益放大器的工作原理,采用1320nm固体激光器作为抽运源,获得了1410nm波段附近的光放大,在单模GI光纤长度为23km时,初步研究了拉曼放大器增益与光纤作用长度的关系,抽运脉冲峰值功率分别为50W、30W时,光纤的有效作用长度分别为15．5km和10.5km;研究了在不同的光纤有效作用长度时,拉曼放大器增益与抽运功率的关系;从光纤拉曼光谱图估算了光纤拉曼放大器的光谱宽度为50nm或250cm^-1。     

拉曼光纤放大器增益谱特性研究

分析了影响拉曼光纤放大器增益谱的几个因素。在四抽运激光器抽运时,模拟了多抽运激光器抽运时的拉曼增益谱特性。实验中,采用增益平坦滤波器和功率分配两种方法实现增益谱平坦,指出了功率分配方法的优势。     

光纤拉曼放大器的优化设计问题

根据拉曼放大的基本方程,从增益介质、抽运光源和抽运方式三个方面提出光纤拉曼放大器的优化设计原则,并给出理论计算结果。     

光纤拉曼放大器的研制及其在城域网中的应用

优化设计了色散补偿拉曼放大器,并将其应用于城域网络中,测试了系统的各项性能,包括光缆的实际衰减,发送端和接收端各点的光功率,拉曼放大器的实际增益,系统极限接受灵敏度,短期和长期误码率,应用前后线路的稳定性,以及不同拉曼放大器抽运功率下可达到的无中继传输距离.在使系统具有高稳定性的前提下,最大无中继传输距离可达到215 km,取得了较好的试验效果,并由此得出光纤拉曼放大器在长跨距的光纤传输系统中有很好的应用前景.     

分布式拉曼光纤放大器动态增益控制研究

介绍了动态增益控制的必要性，对动态拉曼传输方程进行了简化，并将其以矩阵形式表示，从而减少了方程的数量，提高了计算速度。由拉曼传输耦合方程推出一种适用于分布式拉曼放大器实时控制的自动控制算法。考虑工程需要，该算法忽略了噪声功率、泵浦间的受激拉曼效应，以及信号和泵浦间受激拉曼效应对泵浦功率的损耗。结果表明该算法能够达到快速抑制输入信号功率突变引起的输出功率／增益波动的目的。     

Performance of Distributed Fiber Raman Amplifier Based on Hybrid Cladding Photonic Crystal Fiber

Abstract

This article presents a feasibility study for using a hybrid cladding photonic crystal fiber as a distributed fiber Raman amplifier based transmission link with negligible confinement losses and flattened dispersion characteristics. The simulation results clearly indicate that a bit error rate of 10^?9 can be maintained at the end of a (4 × 170)-km distributed fiber Raman amplifier link operating with 40 Gbps and 0.6 dBm transmit power if 20 dBm of pump power is used for each span.     

双向抽运拉曼光纤放大器性能的研究

对双向抽运拉曼光纤放大器(RFA)的噪声特性、增益饱和及抽运功率转换效率进行了详细研究。结果表明,双向抽运拉曼光纤放大器的噪声特性介于前向抽运与后向抽运之间,但主要取决于前向抽运方式所导致的噪声特性;双向抽运方式的饱和功率低于单向抽运方式的饱和功率,同前向抽运与后向抽运提供的增益比例有关;双向抽运方式的抽运功率转换效率同信号光功率及前、后向抽运提供的增益有关,当信号光功率较低时,增加前向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率,而信号光功率较高时,增加后向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率。研究一种配置(情况3)的双向抽运拉曼光纤放大器,可以完全补偿100km传输线路的损耗(包括无源器件的损耗),最低光信噪比为30．21dB。     

Theoretical Analysis of Rayleigh Backscattering Noise in Fiber Raman Amplifiers

In this paper, a new theoretical model for Rayleigh backscattering (RB) analysis of fiber Raman amplifiers is proposed. The model includes all the interactions among the pumps, signals, and all orders of RB. The results show that the higher order RB has a negligible influence on the performance of the amplifier. The co-propagating and counterpropagating RB power of the signal grow quadratically with the net-gain of the amplifier. The signal to double Rayleigh backscattering noise ratio (OSNRDRB ) of backward-pumped FRAs is better than that of the forward-pumped ones at high net-gain level (＞ 13 dB), while at low net-gain level the OSNRDrb of the forward-pumped FRAs is slightly better than that of the backward-pumped ones.     

Theoretical Analysis of Rayleigh Backscattering Noise in Fiber Raman Amplifiers

In this paper, a new theoretical model for Rayleigh backscattering （RB） analysis of fiber Raman amplifiers is proposed. The model includes all the interactions among the pumps, signals, and all orders of RB. The results show that the higher order RB has a negligible influence on the performance of the amplifier. The co-propagating and counterpropagating RB power of the signal grow quadratically with the net-gain of the amplifier. The signal to double Rayleigh backscattering noise ratio （OSNRDRB ） of backward-pumped FRAs is better than that of the forward-pumped ones at high net-gain level （〉 13 dB）, while at low net-gain level the OSNRDRB of the forward-pumped FRAs is slightly better than that of the backward-pumped ones.     

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.