光—声参量放大器时间相位敏感特性

发布时间：2018-01-14 01:30

  本文关键词：光—声参量放大器时间相位敏感特性　出处：《哈尔滨理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 受激布里渊放大 光-声参量放大器 时间敏感 相位敏感

【摘要】：随着光纤通信系统的快速发展,掺铒光纤放大器(EDFA)及拉曼放大技术已无法满足现今光纤通信系统对放大器放大性能的要求。基于四波混频(FWM)的光纤参量放大器(FOPA)因不易与硅基光子器件集成以及需要引入额外泵浦光源,致使系统成本较高。针对上述放大器的不足,本文采用基于受激布里渊放大(SBA)的光-声参量放大器实现光信号放大,并对该放大器时间、相位敏感特性进行了理论分析及实验验证。该放大器的时域波形保真以及频域选择性放大能力,为其在光载无线通信、模拟/窄带数字通信、光学时钟以及相干光通信等应用领域奠定了基础。首先,基于anti-Stokes损耗布里渊光-声参量放大理论模型,首次通过SBA过程在光纤中实现了作为时域波形畸变表征现象的光前驱波,实验结果与理论分析相符。以光前驱波作为波形畸变基准,基于布里渊光-声参量放大理论模型,理论研究了半高斯和高斯脉冲在anti-Stokes损耗型与Stokes增益型光-声参量放大器的时间响应特性:进行了不同增益条件下窄带泵浦光参量放大仿真,随着增益的提高,脉冲波形产生畸变,出现光前驱波现象;进行了不同泵浦谱宽参量放大的理论研究,随着谱宽的增加,脉冲畸变得到矫正。采用半高斯-高斯脉冲对仿真结果进行了实验验证,实现了利用宽谱泵浦光光-声参量放大器对时域信号的无畸变放大,实验结果与理论分析一致。其次,介绍了正交振幅调制(QAM)信号的基本概念及调制方法,明确矢量信号误差分析方法。搭建了基于光-声参量放大器放大QAM光信号的实验系统。进行了光-声参量放大器相位敏感特性研究,分别对无畸变QAM和畸变QAM弱光信号进行了放大,实验结果与EDFA相比,在同等增益条件下光-声参量放大器引入噪声较小,并能通过布里渊窄带相位选择性放大实现QAM信号相位畸变矫正。研究了光-声参量放大器泵浦功率和相位匹配条件对QAM信号光畸变矫正的影响,在受激布里渊散射阈值以下,随着泵浦光功率的提高,相位畸变逐渐矫正;当泵浦光与QAM弱光信号满足布里渊相位匹配时,光-声参量放大器相位畸变矫正效果最佳。
[Abstract]:With the rapid development of optical fiber communication system. EDFAs and Raman Amplifier techniques can not meet the Amplifier requirements of current Optical Fiber Communication Systems. FWM-based Fiber Optic Parametric Amplifier (FOPA). It is difficult to integrate with silicon-based photonic devices and it is necessary to introduce additional pump light sources. Because of the high cost of the system, the optical signal amplifier based on stimulated Brillouin Amplifier (SBA) is used to amplify the optical signal, and the time of the amplifier is given. The phase sensitivity characteristics of the amplifier are theoretically analyzed and verified by experiments. The time-domain waveform fidelity and the frequency-domain selective amplification capability of the amplifier are used for optical wireless communication and analog / narrowband digital communication. Optical clock and coherent optical communication have laid the foundation. Firstly, based on the Brillouin optical parametric amplification model of anti-Stokes loss. For the first time, the optical waveforms in optical fiber are characterized by SBA process. The experimental results are in agreement with the theoretical analysis. The optical waveforms are used as the waveforms distortion reference. Based on Brillouin optical and acoustic parametric amplification model. The time response characteristics of semi-#china_person0# and Gao Si pulses in anti-Stokes lossy and Stokes gain optoacoustic parametric amplifiers are studied theoretically. The parametric amplification simulation of narrow-band pumped light is carried out under different gain conditions. With the increase of gain, the waveform of pulse is distorted and the phenomenon of optical front wave appears. The theoretical study of different pump spectral width parametric amplification is carried out. With the increase of the spectrum width, the distortion of the pulse is corrected. The simulation results are verified by the semi-Gauss Gaussian pulse. The wideband pumped optoacoustic parametric amplifier is used to amplify the time-domain signal without distortion. The experimental results are consistent with the theoretical analysis. Secondly. The basic concept and modulation method of QAM (Quadrature amplitude Modulation) signal are introduced. The experimental system of amplifying QAM optical signal based on optoacoustic parametric amplifier is set up. The phase sensitivity characteristics of optoacoustic parametric amplifier are studied. The weak light signals of distortionless QAM and distorted QAM are amplified respectively. The experimental results show that the noise introduced by optoacoustic parametric amplifiers is lower than that of EDFA under the same gain condition. The phase distortion of QAM signal can be corrected by Brillouin narrow-band phase-selective amplification. The effects of pump power and phase matching condition of optoacoustic parametric amplifier on the correction of optical distortion of QAM signal are studied. Under the stimulated Brillouin scattering threshold, the phase distortion is corrected gradually with the increase of pump power. When the pump light and the QAM weak light signal match the Brillouin phase, the phase distortion correction of the optical-acoustic parametric amplifier is the best.
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN722

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本文编号：1421463