多个定波长抽运宽带光纤拉曼放大器的设计

分类号：O437 U D C：D10621-408-(2015)0922-0密级：公开编号：34成都信息工程大学学位论文拉曼光纤放大器的优化设计论文作者姓名：唐洪申请学位专业：电子科学与技术申请学位类别：工学学士指导教师姓名(职称)：何修军（副教授）论文提交日期：2015年05月26日拉曼光纤放大器的优化设计摘要拉曼光纤放大器(FRA)的工作原理是基于受激拉曼散射，是迄今为止唯一能在1270 nm到1670 nm的全波段上进行光放大的器件。

本文主要介绍了FRA的发展历史和现状，受激拉曼散射效应基本原理，以及拉曼光纤放大器的工作原理。

介绍了其系统构成，包括增益介质，泵浦源，无源器件，并且在其工作原理的基础上，对特性进行分析，包括增益，噪声，偏振相关性，温度等。

根据对基本理论的的理解，运用optisystem软件优化仿真，对于优化仿真，本论文中做到的是通过对拉曼光纤放大器的阵列泵浦波长，泵浦功率，光纤有效作用面积，光纤长度的优化，达到增益的最大值。

关键词：拉曼光纤放大器；受激拉曼散射效应；优化仿真；阵列泵浦Optimal Design of Raman Fiber AmplifierAbstractThe Raman fiber amplifier's working principle is based on the stimulated Raman scattering, which is the only device that can be optically amplified in the full band of 1670 nm to 1270 nm. This paper introduced the history and current situation of the FRA, the basic principle of Raman scattering, and the working principle of Raman fiber amplifier. And its system structure, including the gain medium, pump source and passive components are introduced.On the basis of the working principle, the paper analyses its characteristics, including the gain, noise, polarization dependence, temperature, etc.According to the basic theory of the understanding,it is used optisystem software to optimize simulation. For optimize simulation, the paper is done by array pump's wavelength, power, the fiber area, fiber length optimized in order to achieve maximum gain.Key words: Raman fiber amplifier; stimulated Raman scattering; optimization simulation; array pump目录论文总页数：27页1 引言错误!未定义书签。

光纤与电缆及其应用技术Opticai Fiber &Eiectric Cabie2005年第5期!!!!""""No.52005综述光纤拉曼放大器的原理和应用曹培炎（清华大学电子工程系，北京100084）［摘要］光通信技术的发展要求拓宽光纤的可利用带宽并提高传输速率，因此中继放大成为光通信领域的关键技术之一。

光纤拉曼放大器（FRA ）以其优异的性能适应了当前中继放大技术的需要。

为此了解FRA 的工作原理、特点、分类以及主要应用是十分必要的。

［关键词］拉曼放大器；波分复用；掺铒光纤放大器；分布式光纤拉曼放大器［中图分类号］TN253［文献标识码］A［文章编号］1006-1908（2005）05-0008-04Principles and Applications of Fiber Raman AmplifierCAO Pei-yan（Department of Electronic Engineering ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ）Abstract ：The deveiopment of opticai communication technoiogy demands to widen the avaiiabie bandwidth and enhance the transmission speed of opticai fibers ，so the in-iine ampiification becomes a key technoiogy in the fieid of opticai communication.Fiber Raman ampiifier（FRA ）can satisfy the reguirements of modern in-iine ampiification technoiogies.Therefore ，to understand the principies of FRA ，and the characteristics ，ciassification ，and major appiications of them is necessary.Key words ：Raman ampiifier ；WDM ；EDFA ；distributed fiber Raman ampiifier（DFRA ）［收稿日期］2005-05-10［作者简介］曹培炎（1983-），男，清华大学电子工程系信息光电子专业学生.［作者地址］北京市海淀区清华大学学生宿舍AAA -16103信箱，1000840引言20世纪90年代以来，Internet 的普及发展和各种信息（如语音、图像、数据等）业务的快速增长，人们对现代通信系统提出了更高的要求。

多波长泵浦的增益补偿型拉曼光纤放大器蒋亮;巩稼民;刑仁平;王智龙;刘建花【摘要】针对光纤密集波分复用系统的增益平坦和带宽问题,提出用多波长泵浦组合的方式增加带宽,通过级联光纤使得拉曼光纤放大器的增益平坦.利用不同波长的多泵浦同时抽运同种光纤,增加信号光的传输带宽,采用线性拟合拉曼增益谱的方式使得拉曼光纤放大器的光信号实现前放大后补偿,在输出端获得较大的光输出信号功率,得到了良好的增益平坦度,并且传输带宽比单泵浦抽运时增大一倍.仿真结果表明:平均放大信号光功率为6.2 mW,平均增益为24.48 dB,增益平坦度为0.08 dB,传输带宽为25.6 nm.为增益平坦型宽带光纤拉曼放大器提供了一种新的实现方法.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】5页(P46-50)【关键词】多波长泵浦拉曼光纤放大器;光纤级联;增益平坦;传输带宽【作者】蒋亮;巩稼民;刑仁平;王智龙;刘建花【作者单位】西安邮电大学电子工程学院,西安 710121;西安邮电大学电子工程学院,西安 710121;中国电信股份有限公司青海分公司,西宁 810000;西安邮电大学电子工程学院,西安 710121;西安邮电大学电子工程学院,西安 710121【正文语种】中文【中图分类】TN722为增加在光纤中传输的信息量，密集波分复用技术[1-2]的应用为解决带宽不足的问题提供了新方法。

但是密集波分复用技术的信道间隔带宽已经到了极限，要提高光通信的传输能力，则要扩大信号光的可用频谱。

由于光纤损耗的作用，信号光传输一定距离后需要进行放大。

增益补偿型拉曼光纤放大器(Raman Fiber Amplifier，RFA)能够完成放大信号光功率的任务，在放大的过程中响应快、噪声低、输出功率大且易于耦合[3-4]。

RFA的放大增益和输出功率的平坦度是评价通信系统的重要指标，很多学者都在着重研究。

研究者们主要采用如下方法来提高RFA的增益和平坦度：(1) 增益互补的级联方法[5-6]；(2) 合理配置泵浦数量和功率，获得高增益和平坦度[7-8]；(3) 采用掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA)与RFA的级联混合[9]；(4) 采用啁啾布拉格光栅作为增益平坦的滤波器，使增益补偿平坦化[10]。

拉曼光纤放⼤器⼀拉曼光纤放⼤器1．拉曼光纤放⼤器出现的背景随着光纤通信技术的进⼀步发展，通信波段由C带（1528-1562nm）向L带（1570-1610nm）和S带（1485-1520nm）扩展。

由于光纤制造技术的发展，可消除在1.37µm附近的损耗⾼峰，因此通信波段有望扩展到从1.2µm-1.7µm的宽⼴范围内。

掺铒光纤放⼤器（EDFA）⽆法满⾜这样的波长范围，⽽拉曼光纤放⼤器却正好可以在此处发挥巨⼤作⽤。

另外拉曼放⼤器因其分布式放⼤特点，不仅能够减弱光纤⾮线性的影响，还能够抑制信噪⽐的劣化，具有更⼤的增益带宽、灵活的增益谱区、温度稳定性好以及放⼤器⾃发辐射噪声低等优点。

随着⾼功率⼆极管泵浦激光器和光纤光栅技术的发展，泵浦源问题也得到了较好的解决。

拉曼光纤放⼤器逐渐引起了⼈们的重视，并逐渐在光放⼤器领域占据重要地位，成为光通信领域中的新热点。

2．拉曼光纤放⼤器的⼯作原理受激拉曼散射（SRS）是电磁场与介质相互作⽤的结果。

才能过经典⼒学⾓度解释拉曼散射为：介质分⼦或原⼦在电磁场的策动下做受迫共振，由于介质分⼦具有固有的振荡频率，所以在受迫共振下界将出现频率为策动频率与固有频率的和频和差频振荡，分别对应着反斯v是电磁场的振荡频率，v 是介质分⼦固托克斯分量和斯托克斯分量，如图1所⽰，其中有的振荡频率。

图1 经典拉曼振动谱经典理论⽆法解释反斯托克斯线⽐斯托克斯线的强度弱⼏个数量级且总是先于反斯托克斯线出现的实验结果。

从量⼦⼒学的⾓度能够解释受激拉曼散射。

介质中的分⼦和原⼦在其平衡位置附近振动，将量⼦化的分⼦振动称为声⼦。

⾃发拉曼散射是⼊射光⼦与热声⼦相碰撞的结果。

受激声⼦是在⾃发拉曼散射过程中产⽣的，当⼊射光⼦与这个新添的受激声⼦再次发⽣碰撞时，则再产⽣⼀个斯托克斯光⼦的同时⼜增添⼀个受激声⼦，如此继续下去，便形成⼀个产⽣受激声⼦的雪崩过程。

产⽣受激声⼦过程的关键在于要有⾜够多的⼊射光⼦。