寬帶分布光纖拉曼放大器的設(shè)計及特性分析.pdf

1、分布式光纖拉曼放大器(DFRA)利用傳輸光纖本身作為增益介質(zhì)來放大光信號。通過選擇合適的抽運波長和抽運功率，可以實現(xiàn)寬的增益帶寬和高增益平坦度的光纖拉曼放大器。DFRA具有低的噪聲系數(shù)，高的光信噪比，極大地延長傳輸距離，降低系統(tǒng)成本，在DWDM中發(fā)揮巨大的作用。本論文結(jié)合浙江省科技廳重大科技項目《分布式光纖拉曼放大器的研制》來進(jìn)行研究。包括對G652和DCF光纖的拉曼增益光譜的測量研究、S+C波段的分布式光纖拉曼放大器新的設(shè)計和實現(xiàn)、性

2、能和噪聲的測試和分析。提出了降低噪聲、提高性能的措施。 論文第一章介紹了光纖拉曼放大器的基本原理，系統(tǒng)、全面地回顧了光纖拉曼放大器發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀，并確定了本論文的選題及研究重點。 論文第二章對光纖拉曼放大器增益光譜的測量進(jìn)行研究，提出了放大器的關(guān)鍵因數(shù)——光纖拉曼增益系數(shù)測量的新方法。利用較大功率抽運的自發(fā)拉曼放大散射光信號與較小功率作用下的自發(fā)拉曼散射光信號的相除提取獲得光纖的拉曼增益系數(shù)，與小信號增益法相比，具有快

3、速穩(wěn)定的特點，得到的拉曼增益譜與Stolen的結(jié)果相符合。并可方便地得出增益與抽運功率的關(guān)系。 論文第三章為達(dá)到寬帶平坦增益的要求，從光在光纖中與光纖介質(zhì)的相互作用方程出發(fā)，編制了優(yōu)化設(shè)計軟件。在龍庫算法的基礎(chǔ)上，用逐步逼進(jìn)法設(shè)計達(dá)到一定增益平坦度和帶寬要求的S+C波段拉曼放大器結(jié)構(gòu)，并確定了關(guān)于抽運方向、波長和功率的試驗方案。 論文第四章根據(jù)模擬設(shè)計結(jié)果建立了100km跨距的S+C波段分布式光纖拉曼放大器實驗裝置，在幾

4、百mW的小功率激光抽運時，其實際增益帶寬特性與模擬設(shè)計結(jié)果相符合；對較大功率抽運時，分析了抽運源激光帶寬對放大器增益帶寬的影響，并利用幾何補(bǔ)償法對增益帶寬進(jìn)行微調(diào)，建立的S+C波段的分布式光纖拉曼放大器達(dá)到了省科技廳重大科技項目的增益帶寬指標(biāo)要求。本章還對拉曼放大器的傳輸特性進(jìn)行了詳細(xì)的測試和分析，分析了抽運光與抽運光、抽運光與信號光、信號光與信號光之間的相互作用，這要對多信道信號傳輸產(chǎn)生串?dāng)_。 論文第五章對三波長(定波長)抽運

5、，首次提出了一種新穎的拉曼放大器設(shè)計方法——動態(tài)提取設(shè)計法。對一定增益、寬帶平坦要求的光纖拉曼放大器，可快速地確定三波長的功率。這種方法也可推廣到其他多波長抽運的拉曼放大器設(shè)計中去，能夠獲得快速簡捷的設(shè)計結(jié)果。 論文第六章對噪聲進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，特別是對ASE噪聲功率的產(chǎn)生和對拉曼放大器系統(tǒng)的影響進(jìn)行了測試、分析和討論。測試了放大器的噪聲指數(shù)NF和光信噪比OSNR，分析了光纖中信號、抽運方式對OSNR的影響。從提高系統(tǒng)的光信噪比