宽带分布光纤拉曼放大器的设计及特性分析

论文题目: 宽带分布光纤拉曼放大器的设计及特性分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 物理电子学

作者: 金尚忠

导师: 周文,张在宣

关键词: 光纤拉曼放大器,动态提取设计,拉曼增益,增益平坦,噪声,噪声指数

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 分布式光纤拉曼放大器(DFRA)利用传输光纤本身作为增益介质来放大光信号。通过选择合适的抽运波长和抽运功率,可以实现宽的增益带宽和高增益平坦度的光纤拉曼放大器。DFRA具有低的噪声系数,高的光信噪比,极大地延长传输距离,降低系统成本,在DWDM中发挥巨大的作用。本论文结合浙江省科技厅重大科技项目《分布式光纤拉曼放大器的研制》来进行研究。包括对G652和DCF光纤的拉曼增益光谱的测量研究、S+C波段的分布式光纤拉曼放大器新的设计和实现、性能和噪声的测试和分析。提出了降低噪声、提高性能的措施。论文第一章介绍了光纤拉曼放大器的基本原理,系统、全面地回顾了光纤拉曼放大器发展的历史和现状,并确定了本论文的选题及研究重点。论文第二章对光纤拉曼放大器增益光谱的测量进行研究,提出了放大器的关键因数——光纤拉曼增益系数测量的新方法。利用较大功率抽运的自发拉曼放大散射光信号与较小功率作用下的自发拉曼散射光信号的相除提取获得光纤的拉曼增益系数,与小信号增益法相比,具有快速稳定的特点,得到的拉曼增益谱与Stolen的结果相符合。并可方便地得出增益与抽运功率的关系。论文第三章为达到宽带平坦增益的要求,从光在光纤中与光纤介质的相互作用方程出发,编制了优化设计软件。在龙库算法的基础上,用逐步逼进法设计达到一定增益平坦度和带宽要求的S+C波段拉曼放大器结构,并确定了关于抽运方向、波长和功率的试验方案。论文第四章根据模拟设计结果建立了100km跨距的S+C波段分布式光纤拉曼放大器实验装置,在几百mW的小功率激光抽运时,其实际增益带宽特性与模拟设计结果相符合;对较大功率抽运时,分析了抽运源激光带宽对放大器增益带宽的影响,并利用几何补偿法对增益带宽进行微调,建立的S+C波段的分布式光纤拉曼放大器达到了省科技厅重大科技项目的增益带宽指标要求。本章还对拉曼放大器的传输特性进行了详细的测试和分析,分析了抽运光与抽运光、抽运光与信号光、信号光与信号光之间的相互作用,这要对多信道信号传输产生串扰。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 光纤拉曼放大器的基本原理和特点

1.1.1 基本原理

1.1.2 光纤拉曼放大器的特点

1.2 光纤拉曼放大器的基本种类

1.3 光纤拉曼放大器的发展历史和现状

1.4 论文研究的内容

1.4.1 问题的提出

1.4.2 论文研究的内容

1.5 本章小结

第二章光纤拉曼放大器增益光谱的测量

2.1 小信号增益法

2.2 光谱提取法

2.3 本章小结

第三章光纤拉曼放大器的数值计算

3.1 耦合波理论

3.1.1 理论模型

3.1.2 逐步逼近算法

3.2 计算结果和讨论

3.3 本章小结

第四章光纤拉曼放大器的设计及特性分析

4.1 光纤拉曼放大器的设计及实验

4.2 抽运源带宽的影响

4.3 宽带平坦增益光谱的修正

4.3.1 宽带平坦增益光谱修正的几何补偿法

4.3.2 几何补偿法修正实例

4.4 较小抽运功率下的宽带平坦增益谱

4.5 光纤拉曼放大器中传输特性的测试及分析

4.5.1 抽运光之间的相互作用

4.5.2 信道之间的相互作用

4.5.3 信号功率对增益的影响

4.5.4 传输特性分析

4.6 本章小结

第五章光纤拉曼放大器的动态提取设计法

5.1 动态提取设计法基本方案

5.2 G652光纤的动态提取设计实例

5.3 DCF光纤的动态提取设计实例

5.4 本章小结

第六章光纤拉曼放大器的噪声测试和分析

6.1 ASE噪声及噪声指数NF

6.1.1 ASE噪声

6.1.2 噪声指数NF

6.1.3 光信噪比OSNR

6.2 光纤拉曼放大器的噪声测试和分析

6.2.1 ASE噪声特性的测试和分析

6.2.2 抽运光源的噪声影响

6.2.3 拉曼放大器结构对噪声的影响

6.3 光纤拉曼放大器中的双瑞利散射(DRB)

6.4 本章小结

第七章论文工作的总结与展望

攻读博士学位期间发表的论文

参考文献

致谢

发布时间: 2006-07-19

参考文献

[1].LD抽运微片激光器短脉冲产生及其输出特性研究[D]. 盛芳.浙江大学2004

宽带分布光纤拉曼放大器的设计及特性分析

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