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宽带集中式光纤喇曼放大器的研究

陈志强  
【摘要】:光纤喇曼放大器的出现为光通信的发展带来新的革命。它能够增大传输带宽,提高传输速率,增加无中继传输距离,是目前光放大器的研究热点。本文对宽带集中式光纤喇曼放大器(LRA)进行理论设计和实验研究,论文主要内容如下: (1)回顾光通信和光纤放大器的发展及现状,重点讨论FRA的现状及发展趋势; (2)研究FRA的基本原理,喇曼增益谱,增益特性和结构模型,介绍FRA的泵浦源; (3)集中式光纤喇曼放大器的理论设计和实验研究; a.增益介质的选择。对不同光纤的喇曼增益系数曲线和有效纤芯面积曲线进行数值拟合,采用不同的泵浦功率和光纤长度进行数值模拟得到增益曲线。比较在相同增益时的泵浦功率、光纤长度和增益平坦性,从而选择色散补偿光纤作为LRA的增益介质。 b.带宽和平坦性的设计。主要是信道的设置、泵浦波长和功率的优化设计。通过数值模拟两种信道设置的增益,选择适合带宽和增益要求的信道设置。为达到更宽的带宽和更好的增益平坦性,对初始设定的泵浦波长做进一步优化设计,通过比较不同泵浦波长设置下的增益平坦性选定泵浦波长。 c.光纤长度的影响。计算了LRA的最佳光纤长度及在SMF+DCF和DCF+SMF两种情形下LRA的增益特性。 d. 讨论了LRA的饱和现象、瞬态效应和自动增益控制的问题,为优化增益特性的设计打下基础。 e. LRA的ASE噪声、串话噪声和瑞利散射噪声的研究,以及LRA的噪声系数计算。 (4)LRA的实验装置和测量喇曼增益系数的实验。


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