TDM抽运光纤喇曼放大器增益平坦及色散研究
发布时间：2021-11-01 02:36
现代社会由于信息的迅猛发展,传统的光纤通信系统使用掺铒光纤放大器（EDFA）进行信号放大受到非线性效应、增益波长范围固定、增益带宽不平坦、光浪涌等问题的制约。光纤喇曼放大器（FRA）由于超宽带光纤放大、传输光纤本身就是增益介质、噪声指数低、可实现分布式放大等一系列优点而成为目前解决以上问题的方案。然而,光纤喇曼放大器也有增益不平坦及色散等问题,需要对光纤喇曼放大器做进一步优化处理,解决好增益平坦以及色散问题。解决光纤喇曼放大器增益平坦化问题通常采用空间波分复用法,就是用不同波长的抽运源同时抽运。然而采用此方法会使抽运光之间产生相互作用,引起非线性效应和四波混频效应（FWM）。本文采用时分复用（TDM）抽运光纤喇曼放大器的方式,可以有效避免抽运源之间的相互作用而产生的非线性效应,而且采用后向抽运信号光的方式,以避免采用前向抽运信号光时产生较大的非线性效应以及放大的自发辐射（ASE）。本文以电磁波理论为基础,根据麦克斯韦方程组以及光纤受激喇曼散射原理进行光纤喇曼放大器的理论模型推导,建立了光纤喇曼放大器的开关增益的表达式,研究了TDM抽运脉冲占空比组合对光纤喇曼放大器的作用。通过数值仿真发...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤喇曼放大器基本原理图
示为分布式 FRA[13]。工作增益介质是其传输光纤，一般采用几十千米甚至几百千米的传输光纤。在抽运过程中，抽运源的功率可以很小，一般在几十毫瓦附近范围内。由于传输光纤很长，信号光线性放大，因此信号光在光纤中分布比较均匀，不会出现在某一段中信号光功率集聚。因此其非线性效应有所降低，信噪比较高。对于分布式光纤喇曼放大器，由于其采用传输光纤作为增益介质，因此其传输距离远，无需中继器，对抽运源要求低。只要选择合理的抽运源，可以实现全波段光信号放大，损耗相对较低。并且适用于 1320nm 至 1560nm 的全波段。噪声指数相对 EDFA 较低。当 FRA 和 EDFA 一起使用时，其传输系统的噪声指数可以得到明显的减少，传输距离能够得到提高。由于光纤喇曼放大器具有上述优点，目前成为光速光纤通信研究的热点。相对分布式 FRA 而言，分立式 FRA 一般用作一个独立的结构。光纤系统与放大器独立开来。如图 1-3 所示为分立式 FRA 基本结构[13]。通常使用增益光纤较短，增益系数较高，使用的抽运光功率在瓦级范围。
图 1-3 分立式 FRA 基本结构1.2.3 光纤喇曼放大器的抽运方式目前主要使用前向抽运和后向抽运两种抽运方式来抽运光纤喇曼放大器[7]。如图 1-4 所示为前向抽运结构[7]。又称为同向抽运结构。是指在光纤放大器中，将信号光和抽运光在相同的方向注入到光纤中，在喇曼放大器中，输入端的抽运光功率较强，导致粒子数反转激励也很强。信号光在一进入耦合器的一刹那就能得到增强，由于光纤的损耗，随着光纤长度的增加，抽运光将会衰减，如若光纤长度过长，将导致光纤内的噪声也会急剧增加。如图 1-5 所示为后向抽运结构[7]，又称为反向抽运结构。是指在光纤喇曼放大器中，当信号光进入传输光纤后，抽运光从反方向下进入光纤中，当抽运光在光纤中作用时，此时光脉冲的功率已经足够大，通过这种抽运方式得到的输出功率高。鉴于反向抽运结构优势，因此本文将使用反向抽运结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TDM抽运光纤拉曼放大器的色散研究[J]. 张明明,邓华秋. 半导体光电. 2017(05)
[2]TDM抽运光纤拉曼放大器增益平坦的研究[J]. 邓华秋,李琴. 半导体光电. 2016(03)
[3]基于高非线性光纤的增益谱平坦拉曼光纤放大器研究[J]. 巩稼民,赵云,冷斌. 应用光学. 2014(02)
[4]光纤中受激喇曼效应的应用技术研究[J]. 巩稼民,袁心易,左旭. 西安邮电大学学报. 2014(01)
[5]分布式光纤拉曼光子温度传感器的研究进展[J]. 张在宣,金尚忠,王剑锋,刘红林,孙忠周,龚华平,余向东,张文生. 中国激光. 2010(11)
[6]OTDM（光时分复用）技术的现状和展望[J]. 李锐,李洪祚,高晓来. 长春师范学院学报(自然科学版). 2008(12)
[7]反向抽运光纤喇曼放大器增益特性分析[J]. 邓华秋,龙青云. 光子学报. 2006(10)
[8]光纤波导中光脉冲演化方程的数值解及计算机仿真研究[J]. 项鹏,郑亚彬. 光子技术. 2006(02)
[9]分布式光纤拉曼放大器研制的进展[J]. 张在宣,刘红林,戴碧智,徐海峰,耿丹. 中国计量学院学报. 2005(02)
[10]抽运光谱宽度对喇曼光纤放大器的影响[J]. 张多英,巩稼民,李建东. 光子学报. 2005(05)
博士论文
[1]偏振模色散与光纤拉曼放大器研究[D]. 王海晏.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]拉曼光纤放大器的增益均衡研究[D]. 张洪月.哈尔滨工业大学 2015
[2]160Gbit/s光时分复用传输技术相关研究[D]. 段亚飞.北京交通大学 2009
[3]宽带拉曼光纤放大器增益平坦特性的研究[D]. 王勇.西南交通大学 2005
[4]光时分复用系统中的色散补偿的研究[D]. 黄涛.山西大学 2004
本文编号：3469357
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤喇曼放大器基本原理图
示为分布式 FRA[13]。工作增益介质是其传输光纤，一般采用几十千米甚至几百千米的传输光纤。在抽运过程中，抽运源的功率可以很小，一般在几十毫瓦附近范围内。由于传输光纤很长，信号光线性放大，因此信号光在光纤中分布比较均匀，不会出现在某一段中信号光功率集聚。因此其非线性效应有所降低，信噪比较高。对于分布式光纤喇曼放大器，由于其采用传输光纤作为增益介质，因此其传输距离远，无需中继器，对抽运源要求低。只要选择合理的抽运源，可以实现全波段光信号放大，损耗相对较低。并且适用于 1320nm 至 1560nm 的全波段。噪声指数相对 EDFA 较低。当 FRA 和 EDFA 一起使用时，其传输系统的噪声指数可以得到明显的减少，传输距离能够得到提高。由于光纤喇曼放大器具有上述优点，目前成为光速光纤通信研究的热点。相对分布式 FRA 而言，分立式 FRA 一般用作一个独立的结构。光纤系统与放大器独立开来。如图 1-3 所示为分立式 FRA 基本结构[13]。通常使用增益光纤较短，增益系数较高，使用的抽运光功率在瓦级范围。
图 1-3 分立式 FRA 基本结构1.2.3 光纤喇曼放大器的抽运方式目前主要使用前向抽运和后向抽运两种抽运方式来抽运光纤喇曼放大器[7]。如图 1-4 所示为前向抽运结构[7]。又称为同向抽运结构。是指在光纤放大器中，将信号光和抽运光在相同的方向注入到光纤中，在喇曼放大器中，输入端的抽运光功率较强，导致粒子数反转激励也很强。信号光在一进入耦合器的一刹那就能得到增强，由于光纤的损耗，随着光纤长度的增加，抽运光将会衰减，如若光纤长度过长，将导致光纤内的噪声也会急剧增加。如图 1-5 所示为后向抽运结构[7]，又称为反向抽运结构。是指在光纤喇曼放大器中，当信号光进入传输光纤后，抽运光从反方向下进入光纤中，当抽运光在光纤中作用时，此时光脉冲的功率已经足够大，通过这种抽运方式得到的输出功率高。鉴于反向抽运结构优势，因此本文将使用反向抽运结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TDM抽运光纤拉曼放大器的色散研究[J]. 张明明,邓华秋. 半导体光电. 2017(05)
[2]TDM抽运光纤拉曼放大器增益平坦的研究[J]. 邓华秋,李琴. 半导体光电. 2016(03)
[3]基于高非线性光纤的增益谱平坦拉曼光纤放大器研究[J]. 巩稼民,赵云,冷斌. 应用光学. 2014(02)
[4]光纤中受激喇曼效应的应用技术研究[J]. 巩稼民,袁心易,左旭. 西安邮电大学学报. 2014(01)
[5]分布式光纤拉曼光子温度传感器的研究进展[J]. 张在宣,金尚忠,王剑锋,刘红林,孙忠周,龚华平,余向东,张文生. 中国激光. 2010(11)
[6]OTDM（光时分复用）技术的现状和展望[J]. 李锐,李洪祚,高晓来. 长春师范学院学报(自然科学版). 2008(12)
[7]反向抽运光纤喇曼放大器增益特性分析[J]. 邓华秋,龙青云. 光子学报. 2006(10)
[8]光纤波导中光脉冲演化方程的数值解及计算机仿真研究[J]. 项鹏,郑亚彬. 光子技术. 2006(02)
[9]分布式光纤拉曼放大器研制的进展[J]. 张在宣,刘红林,戴碧智,徐海峰,耿丹. 中国计量学院学报. 2005(02)
[10]抽运光谱宽度对喇曼光纤放大器的影响[J]. 张多英,巩稼民,李建东. 光子学报. 2005(05)
博士论文
[1]偏振模色散与光纤拉曼放大器研究[D]. 王海晏.西安电子科技大学 2009
硕士论文
[1]拉曼光纤放大器的增益均衡研究[D]. 张洪月.哈尔滨工业大学 2015
[2]160Gbit/s光时分复用传输技术相关研究[D]. 段亚飞.北京交通大学 2009
[3]宽带拉曼光纤放大器增益平坦特性的研究[D]. 王勇.西南交通大学 2005
[4]光时分复用系统中的色散补偿的研究[D]. 黄涛.山西大学 2004
本文编号：3469357
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