分布式拉曼光纖放大器的研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，通信波段由C帶（1528－1562nm）向 L帶（1570－1610nm）和S帶（1485－1520nm）擴(kuò)展。拉曼光纖放大器（Fiber Raman Amplifier，F(xiàn)RA）基于受激拉曼散射機(jī)制，是唯一能在1270nm到1670nm的全波段上進(jìn)行光放大的器件。同時，F(xiàn)RA還具有寬帶放大特性、噪聲系數(shù)低以及可用普通光纖作為增益介質(zhì)等內(nèi)在優(yōu)勢。這使得FRA成為近年來研究的熱點(diǎn)，在光通信方面有廣泛的、極具吸引力的應(yīng)用

2、前景。本論文圍繞 FRA開展工作，主要在 FRA的數(shù)值模擬、優(yōu)化設(shè)計等方面進(jìn)行了較為深入的基礎(chǔ)性研究。
　　主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　1．在廣泛查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對目前主要幾種光放大器作了分析比較，重點(diǎn)論述拉曼光纖放大器的歷史發(fā)展和現(xiàn)狀，提出了本課題研究的現(xiàn)實(shí)意義。
　　2．論述拉曼散射的基本理論，討論受激拉曼散射在光纖中的作用，基于此介紹拉曼光纖放大器基本原理和特點(diǎn)，分析了構(gòu)成 FRA系統(tǒng)的泵浦源、增益

3、介質(zhì)和無源器件的結(jié)構(gòu)和功能，并將這些器件在傳輸線路中的功能用參數(shù)和函數(shù)表示出來。然后討論了包括增益特性、噪聲特性、偏振相關(guān)性和溫度穩(wěn)定性等拉曼放大器的特性。
　　3．先對FRA的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了較全面的分析，并討論了拉曼耦合方程組的數(shù)值求解方法。本文提出用逐步逼近的打靶法來做數(shù)值求解。在算法中，綜合考慮了在信號放大過程中可能發(fā)生的各種效應(yīng)，因此更符合實(shí)際，對數(shù)學(xué)模型簡化后，實(shí)現(xiàn)了后向泵浦FRA這一邊值問題的數(shù)值求解。為拉曼光纖放大器

4、的優(yōu)化設(shè)計提供了可行的計算依據(jù)。
　　4．研究一種新穎的寬帶拉曼光纖放大器的優(yōu)化設(shè)計方法。通過研究多波長后向泵浦拉曼光纖放大器的傳輸方程,分兩步來確定各泵浦波的頻率及輸入功率的大小。設(shè)計了兩個拉曼光纖放大器,一個采用雙波長泵浦,得到的平坦增益帶寬達(dá)50nm,增益不平坦度小于1dB。另一個采用四波長泵浦,得到的平坦增益帶寬達(dá)80nm,增益不平坦度小于1dB。所得結(jié)果證明提出的優(yōu)化設(shè)計方法對于設(shè)計多波長泵浦平坦增益帶寬拉曼光纖放大器是