基于粒子群优化算法的双向多泵浦光纤拉曼放大器增益研究

发布时间：2024-05-17 14:30

　　基于石英光纤作为增益介质,采用龙格-库塔法、打靶法求解多波长双向泵浦光纤拉曼放大器的功率耦合波方程,得到拉曼放大器的增益带宽,平均增益,增益平坦度以及泵浦光和信号光沿光纤的分布。再通过粒子群优化算法对同一数量泵浦光不同排列双向系统进行逐个优化分析,在14种双向泵浦结构中选出性能较优的三种结构,再对它们优化参数设置,最终得到性能最优的双向泵浦结构BBFF。研究结果表明:在仅有四个泵浦光的情况下,双向多泵浦结构BBFF具有最优的平均增益和增益平坦度,并且得到了开关增益为23.1665 dB,增益平坦度为0.794 dB的双向泵浦结构。

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【部分图文】：

图1双向多泵浦拉曼放大器结构图

如图1所示,多泵浦双向拉曼放大器泵浦光可由前后两端入射,并根据仿真实验的不同结果优化两端的泵浦数量、中间的光纤长度等参数。2.3龙格-库塔法

图2第一路泵浦功率对平均增益的影响

通过对表2的观察,在14种双向泵浦结构中,增益平坦度均未超过1dB,平均增益大部分也在10dB以上,将三个前向泵浦一个后向泵浦的系统、两个前向两个后向和三个后向一个前向泵浦的系统进行对比,能明显发现当前向泵浦数量与后向泵浦数量相同时,平均增益和增益平坦度有了较为明显的提升[1....

图3三种泵浦增益图

在图3中三条曲线从上至下依次代表BBFB、BFBF和BBFF三种结构,从图3和表5中可以看到,这三种结构性能非常接近,并且都存在各自的优点,如BBFB需要的泵浦功率最少,且增益最大,但其增益平坦度最低,BBFF增益随低,但增益平坦度最小,输入功率也较小,而BFBF虽然输入功率最大....

图5BBFF结构各泵浦功率随光纤长度变化曲线

由图5可以看到波长最短的第一路泵浦光在FFBB双向泵浦系统结构下衰减最快。因为其作为波长最短的泵浦光,在传输放大过程当中会因为光纤的损耗、对信号光以及第四路前向泵浦光而消耗自身绝大部分的能量。而反向传输的第四路前向泵浦光,由于波长最长且波长所处的位置在第一路前向泵浦光对应的拉曼系....

本文编号：3975728