基于泵浦功率限制下的光放大PPM发射系统优化

发布时间：2020-12-28 17:35

　　为了研究光通信中发射端在不同脉冲位置调制(PPM)阶数下脉冲信号平均发射功率变化的问题,基于掺镱光纤放大器理论分析模型,采用两级放大系统,通过优化增益光纤长度对不同调制阶数下的光发射系统平均输出功率特性进行了仿真研究。仿真结果表明:在泵浦功率限制下,不同调制阶数下的最优增益光纤长度会受泵浦功率的影响而变化,随着调制阶数增大,最优增益光纤长度也增大,但对平均输出功率的影响较小;当固定光发射系统硬件条件不变时,不同调制阶数下的信号平均输出功率不相等,128PPM的平均发射功率只有4PPM的51%左右,发射功率损失近3 dB。 

【文章来源】：光通信技术. 2020年10期 北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

二级放大不同调制阶数下平均输出功率随增益光纤长度变化

当两级泵浦功率总值分别为20 W和10 W时，改变光纤长度，得到在不同阶数PPM下两级放大信号输出功率随光纤长度的变化情况。光纤放大器的增益光纤长度的选择影响光发射系统的功率输出。影响选择增益光纤长度的因素有很多，比如掺镱光纤浓度、纤芯半径和泵浦功率等，选择最优化增益光纤长度将有效提高激光器效率。本文在掺镱光纤浓度、纤芯半径一定时，优化增益光纤长度使平均输出功率达到最佳。在光纤放大过程中有光纤损耗，平均输出功率不仅和泵浦光的吸收有关，过长的增益光纤对激发光也有吸收作用。其次，若光纤太短，泵浦光吸收不完全，不能形成较高的上能级粒子数反转，将明显降低输出光的功率。所以，选择合适的泵浦功率和光纤长度对提高平均输出功率有极其重要的意义。本文在泵浦总功率为20 W和10 W时仿真信号平均输出功率随增益光纤长度变化情况，具体过程如下。3.1 一级放大不同调制阶数下平均输出功率和增益光纤长度关系

一级放大信号平均输出功率在泵浦功率P1分别为0.5 W和1 W时，不同调制阶数下平均输出功率随增益光纤长度的变化情况如图2所示。可以看出，泵浦功率较小时，对应调制阶数下的平均输出功率值更小。P1=0.5 W时，4PPM时的最优增益光纤长度为6 m,16PPM、64PPM和128PPM时的最优增益光纤长度为7 m;P1=1 W时，4PPM和16PPM时的最优增益光纤长度为9 m,64PPM和128PPM时的最优增益光纤长度为8 m。随着泵浦功率增大，相应调制阶数下的最优增益光纤长度变长；随着调制阶数的增加，同一泵浦功率下最优增益光纤长度略有变化，但不同调制阶数下最优增益光纤长度所对应的平均输出功率差值不超过3%。如当泵浦功率P1=0.5 W时，4PPM时在增益光纤长度分别为6 m和7 m时的平均输出功率为192.181 m W和192.151 m W，其差值为0.03 m W；在16PPM时增益光纤长度分别为6 m和7 m时的平均输出功率为138.719 m W和140.941 m W，其差值为2.222 m W。因此，当泵浦功率一定时，任一调制阶数下最优增益光纤长度对平均输出功率影响都不大。3.2 二级放大不同调制阶数下平均输出功率和增益光纤长度关系

【参考文献】：
期刊论文
[1]串行级联脉冲位置调制码辅助的时隙同步技术[J]. 向劲松,吴涛,黄胜,刘焕淋.  光学学报. 2016(08)
[2]无线激光通信类脉冲位置调制性能比较[J]. 柯熙政,陈锦妮.  激光技术. 2012(01)



本文编号：2944131