基于石英光纖作為增益介質,采用龍格-庫塔法、打靶法求解多波長雙向泵浦光纖拉曼放大器的功率耦合波方程,得到拉曼放大器的增益帶寬,平均增益,增益平坦度以及泵浦光和信號光沿光纖的分布。再通過粒子群優(yōu)化算法對同一數(shù)量泵浦光不同排列雙向系統(tǒng)進行逐個優(yōu)化分析,在14種雙向泵浦結構中選出性能較優(yōu)的三種結構,再對它們優(yōu)化參數(shù)設置,最終得到性能最優(yōu)的雙向泵浦結構BBFF。研究結果表明:在僅有四個泵浦光的情況下,雙向多泵浦結構BBFF具有最優(yōu)的平均增益和增益平坦度,并且得到了開關增益為23.1665 dB,增益平坦度為0.794 dB的雙向泵浦結構。

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【部分圖文】：

圖1雙向多泵浦拉曼放大器結構圖

如圖1所示,多泵浦雙向拉曼放大器泵浦光可由前后兩端入射,并根據(jù)仿真實驗的不同結果優(yōu)化兩端的泵浦數(shù)量、中間的光纖長度等參數(shù)。2.3龍格-庫塔法

圖2第一路泵浦功率對平均增益的影響

通過對表2的觀察,在14種雙向泵浦結構中,增益平坦度均未超過1dB,平均增益大部分也在10dB以上,將三個前向泵浦一個后向泵浦的系統(tǒng)、兩個前向兩個后向和三個后向一個前向泵浦的系統(tǒng)進行對比,能明顯發(fā)現(xiàn)當前向泵浦數(shù)量與后向泵浦數(shù)量相同時,平均增益和增益平坦度有了較為明顯的提升[1....

圖3三種泵浦增益圖

在圖3中三條曲線從上至下依次代表BBFB、BFBF和BBFF三種結構,從圖3和表5中可以看到,這三種結構性能非常接近,并且都存在各自的優(yōu)點,如BBFB需要的泵浦功率最少,且增益最大,但其增益平坦度最低,BBFF增益隨低,但增益平坦度最小,輸入功率也較小,而BFBF雖然輸入功率最大....

圖5BBFF結構各泵浦功率隨光纖長度變化曲線

由圖5可以看到波長最短的第一路泵浦光在FFBB雙向泵浦系統(tǒng)結構下衰減最快。因為其作為波長最短的泵浦光,在傳輸放大過程當中會因為光纖的損耗、對信號光以及第四路前向泵浦光而消耗自身絕大部分的能量。而反向傳輸?shù)牡谒穆非跋虮闷止?由于波長最長且波長所處的位置在第一路前向泵浦光對應的拉曼系....

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