5G系统中SRS对基于FWM参量放大器的影响

发布时间：2021-09-19 14:04

　　5G网络的运营,对光模块的功能和性能提出了更高的要求。本文基于光纤中的SRS效应和FWM效应,对基于FWM效应的参量放大器的增益性能做出改进,用龙格-库塔法数值模拟了SRS效应对光纤参量放大器增益性能的影响。分析得到:考虑SRS效应时,信号光增益谱更加平坦,最大增益可达44 dB,增益带宽达到了67 nm。 

【文章来源】：激光与红外. 2020,50(02)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

SRS与FWM共同作用下光纤放大器结构图

其中,P1、P2为泵浦光1和泵浦光2的功率,Ps为信号光功率,Pi为闲频光功率;α为每一路光在光纤中的衰减系数,这里假设它们相等;γ为光纤的非线性系数;f为光纤中的拉曼系数,取0.18;θ是光波之间相互作用的相位差; Δβ= πλ 0 3 c (λ 1 λ 2 λ s ) 2 ? dD dλ [ λ 0 ( λ 1 +λ 2 )-2λ 1 λ 2 ]( λ s -λ 1 )(λ s -λ 2 ) 代表线性相位失配量;c是真空中的光速; dD dλ 为色散斜率;λ0为零色散点波长;λ1、λ2分别为泵浦光1和泵浦光2的波长;λs为信号光波长。 h R ( Ω ij )(Ω ij =ω i -ω j ,i、j取1,2)是拉曼响应函数,如图2所示,拉曼响应函数由实部和虚部两部分组成,实部是偶函数,通过与虚部的Kramers-Kroning关系转换得到,虚部是奇函数,与拉曼增益系数成正比。为了定量分析,本文用四阶龙格-库塔法对方程(1)至(5)求解。首先,用龙格-库塔法对方程(1)至(5)进行离散化,定义Pj=y(:,i),j=1,2,3,4。则离散后的方程如下:

在光纤输入端取θ=π/2,并且满足Δβ=-(P1+P2-Ps-Pi),根据耦合波方程解得只有FWM作用时信号光功率随光纤长度变化的关系,如图3所示。从图3中可以看到基于FWM效应,泵浦光和信号光在光纤中传输时,其功率呈周期性变化,随着光纤长度的增加,信号光功率增大,泵浦光功率减小,当达到一定光纤长度时,泵浦光功率和信号光功率分别达到峰值,这是由于当光波之间相互作用的相位差等于π/2时,相位近乎匹配,泵浦光功率传向信号光,当光波之间相互作用的相位差等于-π/2时,相位失配达到最大值,信号光功率反传给泵浦光;不同阶峰值对应的信号光功率几乎相等;每次信号光功率达到峰值时光纤长度与前一次达到峰值时光纤长度之差在减小,也就是说,随着光纤长度的增加,FWM周期在缩短。

【参考文献】：
期刊论文
[1]5G无线光模块的需求分析和关键技术[J]. 张华,黄卫平.  中兴通讯技术. 2018(04)



本文编号：3401750