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掺铒光纤放大器的模拟器研究

齐志勇  
【摘要】:掺铒光纤放大器(EDFA)在光纤通信系统中占据重要的位置,因此人们对它的研究非常重视,同时对其进行计算机模拟的研究也越来越多,因为有效的计算机模拟对于器件优化和系统性能评估都是十分有益的。 本文的主要工作是设计一个EDFA模拟器,针对稳态条件下的EDFA主要性能及光脉冲在EDFA中的传输情况进行计算机模拟,以分析EDFA的工作性能、优化EDFA的工作参数、了解光脉冲在EDFA中传输的情况。 在设计EDFA模拟器之前,首先必须建立用于计算机数值模拟的模型:稳态条件下EDFA的数学理论模型和光脉冲在EDFA中的传输模型;然后把模型转化为相应的独立模块,利用MATLAB 6.5的图形用户界面(GUI)设计平台设计相应模块的静态图形界面和动态程序;最后将这些模块搭建成一个EDFA模拟器。 论文的主要工作包括以下几个方面: (1)在查阅大量文献的基础上,介绍EDFA的工作原理、结构、基本功能。简述了利用MATLAB 6.5中的图形用户界面(GUI)设计平台设计EDFA模拟器的思路和步骤。 (2)在已有的EDFA理论模型的基础上,推导了一种近似理论模型。介绍了光脉冲在光纤中传输的非线性薛定谔方程,并将该方程扩展,得到光脉冲在EDFA中传输的非线性薛定谔方程,最后讨论了求解该方程的分步傅立叶算法。 (3)提出M文件设计规范。在设计规范的基础上,利用MATLAB 6.5的GUI设计平台完成用于EDFA模拟的模拟器。 (4)利用已设计的EDFA模拟器,模拟分析EDFA的信号增益与信号波长、铒光纤长度、信号功率和泵浦功率的关系以及EDFA的噪声系数与泵浦功率、铒光纤长度的关系;模拟光脉冲在EDFA中的传输情况,分析光脉冲变化原因。


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