TDM抽運光纖喇曼放大器增益平坦及色散研究
發(fā)布時間：2021-11-01 02:36
現代社會由于信息的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)的光纖通信系統(tǒng)使用摻鉺光纖放大器（EDFA）進行信號放大受到非線性效應、增益波長范圍固定、增益帶寬不平坦、光浪涌等問題的制約。光纖喇曼放大器（FRA）由于超寬帶光纖放大、傳輸光纖本身就是增益介質、噪聲指數低、可實現分布式放大等一系列優(yōu)點而成為目前解決以上問題的方案。然而,光纖喇曼放大器也有增益不平坦及色散等問題,需要對光纖喇曼放大器做進一步優(yōu)化處理,解決好增益平坦以及色散問題。解決光纖喇曼放大器增益平坦化問題通常采用空間波分復用法,就是用不同波長的抽運源同時抽運。然而采用此方法會使抽運光之間產生相互作用,引起非線性效應和四波混頻效應（FWM）。本文采用時分復用（TDM）抽運光纖喇曼放大器的方式,可以有效避免抽運源之間的相互作用而產生的非線性效應,而且采用后向抽運信號光的方式,以避免采用前向抽運信號光時產生較大的非線性效應以及放大的自發(fā)輻射（ASE）。本文以電磁波理論為基礎,根據麥克斯韋方程組以及光纖受激喇曼散射原理進行光纖喇曼放大器的理論模型推導,建立了光纖喇曼放大器的開關增益的表達式,研究了TDM抽運脈沖占空比組合對光纖喇曼放大器的作用。通過數值仿真發(fā)...
【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
光纖喇曼放大器基本原理圖
示為分布式 FRA[13]。工作增益介質是其傳輸光纖，一般采用幾十千米甚至幾百千米的傳輸光纖。在抽運過程中，抽運源的功率可以很小，一般在幾十毫瓦附近范圍內。由于傳輸光纖很長，信號光線性放大，因此信號光在光纖中分布比較均勻，不會出現在某一段中信號光功率集聚。因此其非線性效應有所降低，信噪比較高。對于分布式光纖喇曼放大器，由于其采用傳輸光纖作為增益介質，因此其傳輸距離遠，無需中繼器，對抽運源要求低。只要選擇合理的抽運源，可以實現全波段光信號放大，損耗相對較低。并且適用于 1320nm 至 1560nm 的全波段。噪聲指數相對 EDFA 較低。當 FRA 和 EDFA 一起使用時，其傳輸系統(tǒng)的噪聲指數可以得到明顯的減少，傳輸距離能夠得到提高。由于光纖喇曼放大器具有上述優(yōu)點，目前成為光速光纖通信研究的熱點。相對分布式 FRA 而言，分立式 FRA 一般用作一個獨立的結構。光纖系統(tǒng)與放大器獨立開來。如圖 1-3 所示為分立式 FRA 基本結構[13]。通常使用增益光纖較短，增益系數較高，使用的抽運光功率在瓦級范圍。
圖 1-3 分立式 FRA 基本結構1.2.3 光纖喇曼放大器的抽運方式目前主要使用前向抽運和后向抽運兩種抽運方式來抽運光纖喇曼放大器[7]。如圖 1-4 所示為前向抽運結構[7]。又稱為同向抽運結構。是指在光纖放大器中，將信號光和抽運光在相同的方向注入到光纖中，在喇曼放大器中，輸入端的抽運光功率較強，導致粒子數反轉激勵也很強。信號光在一進入耦合器的一剎那就能得到增強，由于光纖的損耗，隨著光纖長度的增加，抽運光將會衰減，如若光纖長度過長，將導致光纖內的噪聲也會急劇增加。如圖 1-5 所示為后向抽運結構[7]，又稱為反向抽運結構。是指在光纖喇曼放大器中，當信號光進入傳輸光纖后，抽運光從反方向下進入光纖中，當抽運光在光纖中作用時，此時光脈沖的功率已經足夠大，通過這種抽運方式得到的輸出功率高。鑒于反向抽運結構優(yōu)勢，因此本文將使用反向抽運結構。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]TDM抽運光纖拉曼放大器的色散研究[J]. 張明明,鄧華秋. 半導體光電. 2017(05)
[2]TDM抽運光纖拉曼放大器增益平坦的研究[J]. 鄧華秋,李琴. 半導體光電. 2016(03)
[3]基于高非線性光纖的增益譜平坦拉曼光纖放大器研究[J]. 鞏稼民,趙云,冷斌. 應用光學. 2014(02)
[4]光纖中受激喇曼效應的應用技術研究[J]. 鞏稼民,袁心易,左旭. 西安郵電大學學報. 2014(01)
[5]分布式光纖拉曼光子溫度傳感器的研究進展[J]. 張在宣,金尚忠,王劍鋒,劉紅林,孫忠周,龔華平,余向東,張文生. 中國激光. 2010(11)
[6]OTDM（光時分復用）技術的現狀和展望[J]. 李銳,李洪祚,高曉來. 長春師范學院學報(自然科學版). 2008(12)
[7]反向抽運光纖喇曼放大器增益特性分析[J]. 鄧華秋,龍青云. 光子學報. 2006(10)
[8]光纖波導中光脈沖演化方程的數值解及計算機仿真研究[J]. 項鵬,鄭亞彬. 光子技術. 2006(02)
[9]分布式光纖拉曼放大器研制的進展[J]. 張在宣,劉紅林,戴碧智,徐海峰,耿丹. 中國計量學院學報. 2005(02)
[10]抽運光譜寬度對喇曼光纖放大器的影響[J]. 張多英,鞏稼民,李建東. 光子學報. 2005(05)
博士論文
[1]偏振模色散與光纖拉曼放大器研究[D]. 王海晏.西安電子科技大學 2009
碩士論文
[1]拉曼光纖放大器的增益均衡研究[D]. 張洪月.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]160Gbit/s光時分復用傳輸技術相關研究[D]. 段亞飛.北京交通大學 2009
[3]寬帶拉曼光纖放大器增益平坦特性的研究[D]. 王勇.西南交通大學 2005
[4]光時分復用系統(tǒng)中的色散補償的研究[D]. 黃濤.山西大學 2004
本文編號：3469357
【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
光纖喇曼放大器基本原理圖
示為分布式 FRA[13]。工作增益介質是其傳輸光纖，一般采用幾十千米甚至幾百千米的傳輸光纖。在抽運過程中，抽運源的功率可以很小，一般在幾十毫瓦附近范圍內。由于傳輸光纖很長，信號光線性放大，因此信號光在光纖中分布比較均勻，不會出現在某一段中信號光功率集聚。因此其非線性效應有所降低，信噪比較高。對于分布式光纖喇曼放大器，由于其采用傳輸光纖作為增益介質，因此其傳輸距離遠，無需中繼器，對抽運源要求低。只要選擇合理的抽運源，可以實現全波段光信號放大，損耗相對較低。并且適用于 1320nm 至 1560nm 的全波段。噪聲指數相對 EDFA 較低。當 FRA 和 EDFA 一起使用時，其傳輸系統(tǒng)的噪聲指數可以得到明顯的減少，傳輸距離能夠得到提高。由于光纖喇曼放大器具有上述優(yōu)點，目前成為光速光纖通信研究的熱點。相對分布式 FRA 而言，分立式 FRA 一般用作一個獨立的結構。光纖系統(tǒng)與放大器獨立開來。如圖 1-3 所示為分立式 FRA 基本結構[13]。通常使用增益光纖較短，增益系數較高，使用的抽運光功率在瓦級范圍。
圖 1-3 分立式 FRA 基本結構1.2.3 光纖喇曼放大器的抽運方式目前主要使用前向抽運和后向抽運兩種抽運方式來抽運光纖喇曼放大器[7]。如圖 1-4 所示為前向抽運結構[7]。又稱為同向抽運結構。是指在光纖放大器中，將信號光和抽運光在相同的方向注入到光纖中，在喇曼放大器中，輸入端的抽運光功率較強，導致粒子數反轉激勵也很強。信號光在一進入耦合器的一剎那就能得到增強，由于光纖的損耗，隨著光纖長度的增加，抽運光將會衰減，如若光纖長度過長，將導致光纖內的噪聲也會急劇增加。如圖 1-5 所示為后向抽運結構[7]，又稱為反向抽運結構。是指在光纖喇曼放大器中，當信號光進入傳輸光纖后，抽運光從反方向下進入光纖中，當抽運光在光纖中作用時，此時光脈沖的功率已經足夠大，通過這種抽運方式得到的輸出功率高。鑒于反向抽運結構優(yōu)勢，因此本文將使用反向抽運結構。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]TDM抽運光纖拉曼放大器的色散研究[J]. 張明明,鄧華秋. 半導體光電. 2017(05)
[2]TDM抽運光纖拉曼放大器增益平坦的研究[J]. 鄧華秋,李琴. 半導體光電. 2016(03)
[3]基于高非線性光纖的增益譜平坦拉曼光纖放大器研究[J]. 鞏稼民,趙云,冷斌. 應用光學. 2014(02)
[4]光纖中受激喇曼效應的應用技術研究[J]. 鞏稼民,袁心易,左旭. 西安郵電大學學報. 2014(01)
[5]分布式光纖拉曼光子溫度傳感器的研究進展[J]. 張在宣,金尚忠,王劍鋒,劉紅林,孫忠周,龔華平,余向東,張文生. 中國激光. 2010(11)
[6]OTDM（光時分復用）技術的現狀和展望[J]. 李銳,李洪祚,高曉來. 長春師范學院學報(自然科學版). 2008(12)
[7]反向抽運光纖喇曼放大器增益特性分析[J]. 鄧華秋,龍青云. 光子學報. 2006(10)
[8]光纖波導中光脈沖演化方程的數值解及計算機仿真研究[J]. 項鵬,鄭亞彬. 光子技術. 2006(02)
[9]分布式光纖拉曼放大器研制的進展[J]. 張在宣,劉紅林,戴碧智,徐海峰,耿丹. 中國計量學院學報. 2005(02)
[10]抽運光譜寬度對喇曼光纖放大器的影響[J]. 張多英,鞏稼民,李建東. 光子學報. 2005(05)
博士論文
[1]偏振模色散與光纖拉曼放大器研究[D]. 王海晏.西安電子科技大學 2009
碩士論文
[1]拉曼光纖放大器的增益均衡研究[D]. 張洪月.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]160Gbit/s光時分復用傳輸技術相關研究[D]. 段亞飛.北京交通大學 2009
[3]寬帶拉曼光纖放大器增益平坦特性的研究[D]. 王勇.西南交通大學 2005
[4]光時分復用系統(tǒng)中的色散補償的研究[D]. 黃濤.山西大學 2004
本文編號：3469357
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