基于有源非线性光纤的2R再生技术研究

发布时间：2020-03-20 12:24

【摘要】：随着光纤通信网络的发展,全光信息处理器件发挥着越来越重要的作用,全光再生器件成为人们的研究热点。利用有源非线性光纤的放大作用和非线性效应,可利用同一根光纤实现全光2R(re-amplifying,reshaping)再生功能,这种再生器结构不同于传统的2R再生器构建方式,后者由光放大和非线性整形两个分立单元组成。本文通过建立有源光纤中导波光的非线性耦合模方程,来数值分析有源非线性光纤再生器的再生特性,并进一步讨论这种再生器的磁控特性以及磁场对光再生特性的影响。主要工作内容和创新如下:1.提出了一种利用有源非线性光纤同时实现信号放大和整形的方案。根据有源非线性光纤中导波光脉冲的四波混频耦合模方程,采用对称分步傅里叶算法计算了光纤中增益分布对系统输入输出功率转移函数的影响,并给出了一种基于功率转移函数(power transfer function,PTF)的全光2R再生性能评价方法。研究表明,在同向增益泵浦情形下,提高泵浦功率可以有效提高全光2R再生器的饱和增益特性,并且使空号/传号的输入阈值功率减小;增加光纤长度同样可以有效提高再生器的饱和增益,但它会增加空号/传号的输入阈值功率。上述结论可为基于有源非线性光纤的全光2R再生器研制提供理论指导。2.根据导波光脉冲的磁光非线性耦合模方程,采用分步傅里叶算法计算了增益分布对自相位调制频谱展宽的影响,计算结果与Opti System仿真一致。研究表明,基于自相位调制的再生器输入饱和功率会随着增益泵浦功率、光纤长度以及铒离子浓度的适当增加而减小,从而提高再生器的饱和增益。在有源非线性光纤轴向施加磁场,可提高再生器输入“传号”光脉冲的幅度抖动容限,还可以通过调节磁场改变自相位调制频谱展宽的大小,使再生器的功率转移函数与输入劣化信号特性灵活匹配。3.通过考察导波光脉冲在磁光非线性光纤(magneto-optic nonlinear fiber,MONLF)中的自相位频谱展宽特性,提出一种利用磁光非线性效应实现磁场测量的新方法,并通过引入磁场相关损耗(magnetic-field dependent loss,MDL)的概念来提高磁场测量的敏感性。研究表明,磁光耦合系数约小于0.15rad/m,MDL的峰值与磁光耦合系数近似为线性关系,并具有较高的磁场敏感性,其斜率会随着输入光脉冲峰值功率的增加而增大。相比之下,MDL对大磁场的敏感性较差,其响应曲线的形状受输入光脉冲峰值功率影响较大。因此,利用MDL方法适合于小磁场的测量。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.11

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本文编号：2591775