分布式光纤拉曼放大器理论和实验的研究

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1、浙江人学博士学彼论文摘要光纤传输几乎是目前大容量长距离传输系统所使用的唯一技术方式。而DwDM的技术则使光纤的传输容量得到了进一步的发掘。光纤放大器是支撑DwDM技术的一个支撞，尤其是掺锤光纤放大器(EDf渔)。当光纤网络进一步向离速、宽带、长距离发展的时候，EDFA因为波段固定而且波段宽度受限制，已无法满足光纤网络的发震，嚣毅墨放大器(辩tA)闲为其灵活豹增益波段帮l∞nm豹增益带宽，麓满足下一代光纤网络的需求。刚刚步入21世纪，拉曼放大器即成为一个热门研究领域。本文针对在宽带、长距离方丽的应用，

2、对分布式光纤搬曼放大器的理论和实验都作了研究，内容如下：首先在绪论中介绍了光纤传输技术以及光纤放大器的演变过程和现状，分析了光纤拉曼放大器耱霹掺铒光纤放大器豹优点。介绍了光纤拉曼放大器的发展所史和现状，特别对于拉曼光纤、凝浦光源、泵浦合波器等关键器件的现状作了综述。第二，分析了拉曼放大器的散射方程，比较了求解散射方程的各种方法：分析_『拉曼数射方程的边界闯题，详细的接述了两种边界瓣磁解决方法；为光纤拉曼放大器的计算模拟提供了一个正确的模型。第三，本文对拉曼放大器的一些基本参数的测试方法和綦本的光纤拉

3、曼放大的实验作。_『介绍。分绍了实验方寰积个别实验的详绥过程。另外还介绍了一些良铡设备的制作过程，比如c．band、oband、c十Lband宽带光源。本文还使用光予晶体光纤和‘毽秒脉冲设计并制作了超连续谱光源。并在实验中研究了基本的增益闻题，与模拟的结果吻合的很好，从而说明，现有的理论方法可以用米预测实验结果。对多波长泵浦的拉曼增益谱的理论和实验结果进行了研究，得出结论：单波长拉曼增益谱线性叠加的方法可以用采优化象清波长，但不能优化裂撼功率。第四，分布式拉曼放大器的⋯呔优势是增益带宽很宽，对于长距

4、离传输，增益波动的积慕将严薰地影响信号的误码率，所以增益的平坦就成了一个很重要问题。本文采用遗传算法对增益平坦进行优化没计。对遗传算法也进行了研究，比较了各种适应值计算公式，设计了最适合于拉曼放大器的适应值公式。提出了一种遗传优化算法。最后根据优化续果，设计了实验装置，在实验中验涯了理论计算结累。第五，传输距离越长，传输系统所受环境和各种不可测因素影响也越大，增蓣将会产生明显的随机波动。另外，波长数量的增减会使得增益波动非常剧烈，也就是所谓的增益均衡问题。克服这些问题，需要采用实时增益垂动控制技术。

5、本文总结了增益自动控制技术，并提出独创的伪逆矩阵(广义逆矩阵)增益自动控制算法，并用实验一l一浙江大学博士学位论文验证了这种实时控制技术。在实验中，采用bbview编写控制程痒，Pc机控制各秘仪器实现控制功能。第六，分布式光纤拉曼放大器在长距离传输系统中的优势非常明显，长距离传输是H渔的主要应用场合。本文在实验上研究了分布式光纤拉曼放大器在长距离凭中继光纤传输系统中对信号光功率、眼圈、信嗓扰的影响。还研究了拉曼放大器和镪散补偿光纤的配合对长距离无中继光纤传输系统的影响。针对色散光纤的特点和分布式放大

6、的特点，本文提出了一种中间色散二次泵浦的长距离无中继传输方案，在理论上进行了模拟分析，模拟结果说明该方案秘扰一般豹方案，在改善噪声据数主具有骥显的优势。最后，对本文的内容作了总结，并分析了拉曼放大器的趋势，指出在泵浦光源(高功率半导体激光器、可调多波长光纤激光器)、波导捉璺放大器以及FRA在无源Ⅵ毙网络中的应用等方面还有待进一步研究。荚键词：光放大器、拉曼散射、分布式、光纤拉曼放大器、掺铒光纤放大器、遗传算法、超连续谱、宽带光源、增益平坦、增益均衡、伪逆矩阵、广义逆矩阵、二次泵浦、色散补偿，U一浙江

7、大学媾士学位论文AbStractAtpresent，jnhighcapabilityandlongdistancetransmissionsystem，thetechnologyof硒ertransmissionisalmosttheonIychoice．Thecapab滁yisexpendedlargelybythetechnologyofdcnsewavelen融hdivjsjonmult主plcxing(DwDM)．nlefiberamplificrs，especiallyE南弦m一‘

8、ope

9、dEb部拄mpli基efsareo珏eofthekeylechnolo瘿esofDwDM，whenlhefibernetworkisdeVelopedtobehigherspeed，broaderbandandlongerdistance，theEDI狐scaIlnotsatisfytheneedofdeveiopmentof曲ernetworkbecaus。ofthewaVelen殍hbandwhichis蠡xedandnotbIDadenough．’IbeRama