本文關(guān)鍵詞：光纖參量放大器參數(shù)優(yōu)化及串?dāng)_特性研究

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【摘要】：相比于傳統(tǒng)的如摻鉺光纖放大(EDFA)等光放大方式,光纖參量放大(FOPA)采用了一種新型的通信光放大原理。它基于四波混頻(FWM)這一非線性光學(xué)效應(yīng),具有大工作帶寬、高增益、低噪聲系數(shù)等顯著優(yōu)勢(shì)。光纖參量放大也被看作是即將應(yīng)用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)(DWDM)以及全光通信網(wǎng)絡(luò)最有潛力的光通信中繼技術(shù)之一。鑒于這些優(yōu)勢(shì),光纖參量放大技術(shù)正在變成國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)重點(diǎn)探索的領(lǐng)域。放大器的增益帶寬、峰值和串?dāng)_等特性是其重要的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。所以,本論文基于光纖參量放大數(shù)值仿真模型,結(jié)合遺傳算法對(duì)光纖參量放大系統(tǒng)的部分變量進(jìn)行優(yōu)化組合,然后利用仿真軟件對(duì)FOPA系統(tǒng)中閑頻光的影響做了仿真和研究。本文將從如下三個(gè)方向進(jìn)行論述：首先對(duì)參量放大基本理論原理進(jìn)行深入細(xì)致的分析,同時(shí)也對(duì)光通信系統(tǒng)中的四波混頻和其他一些常見的非線性光學(xué)效應(yīng)進(jìn)行介紹。明確了參量過(guò)程中光波間相互作用過(guò)程和能量轉(zhuǎn)換關(guān)系,分析了忽略泵浦損耗的小信號(hào)光纖參量放大放大模型,同時(shí)利用Runge-Kutta方法對(duì)計(jì)算泵浦損耗下的參量系統(tǒng)進(jìn)行了建模分析。在考慮泵浦損耗雙泵浦光纖參量放大系統(tǒng)中,利用數(shù)值仿真模型分析非線性光纖長(zhǎng)度、兩個(gè)泵浦強(qiáng)光的能量值以及它們各自波長(zhǎng)對(duì)光纖參量放大系統(tǒng)的影響。其中考慮到的影響參數(shù)主要包括增益譜的帶寬,平坦性和峰值。根據(jù)分析結(jié)果,選取了非線性光纖長(zhǎng)度,兩泵浦光波長(zhǎng)作為變量,結(jié)合遺傳算法,能很方便的找到這些變量的最佳組合,使放大器的參數(shù)達(dá)到最優(yōu)化。最后,在分析光放大器噪聲計(jì)算普適公式后,重點(diǎn)介紹了參量放大系統(tǒng)在參量放大過(guò)程中新生成的閑頻光對(duì)系統(tǒng)信號(hào)光帶來(lái)串?dāng)_的情況。利用仿真軟件詳細(xì)分析了在信號(hào)光等間隔和非等間隔配置情況下的信噪比表現(xiàn)。通過(guò)仿真研究了非等間隔信道配置減小閑頻光對(duì)光纖參量放大系統(tǒng)的信號(hào)串?dāng)_方法。
【關(guān)鍵詞】：光纖參量放大 放大器增益特性 遺傳算法 增益優(yōu)化 串?dāng)_噪聲 信道間隔
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN722.31;TN929.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 論文的研究背景及意義11-12
• 1.2 光纖參量放大器發(fā)展過(guò)程和現(xiàn)狀概述12-14
• 1.3 論文的主要工作和安排14-16
• 第2章 光纖參量放大的基本理論模型16-29
• 2.1 光纖中的非線性效應(yīng)16-21
• 2.1.1 四波混頻16-19
• 2.1.2 光通信中常見的其它非線性效應(yīng)19-21
• 2.2 雙泵浦參量放大系統(tǒng)21-26
• 2.2.1 理論模型21-24
• 2.2.2 小信號(hào)增益24-26
• 2.2.3 考慮泵浦消耗時(shí)的光纖參量放大系統(tǒng)26
• 2.3 單泵浦FOPA26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 基于遺傳算法的FOPA增益優(yōu)化29-47
• 3.1 FOPA的數(shù)值仿真模型29-31
• 3.1.1 數(shù)值仿真模型的建立29-31
• 3.1.2 高非線性光纖參數(shù)的確定31
• 3.2 影響FOPA增益性能的因素31-36
• 3.2.1 光纖長(zhǎng)度對(duì)參量放大增益的影響32-34
• 3.2.2 不同的泵浦功率FOPA增益的影響34-35
• 3.2.3 泵浦波長(zhǎng)變化對(duì)FOPA增益的影響35-36
• 3.3 基于遺傳算法的光纖參量放大增益優(yōu)化36-46
• 3.3.1 遺傳算法36-42
• 3.3.2 通過(guò)GA算法優(yōu)化FOPA增益特性42-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 FOPA的噪聲分析47-64
• 4.1 光放大器噪聲量化的數(shù)學(xué)模型47-48
• 4.2 光纖參量放大器中的噪聲48-51
• 4.2.1 量子噪聲48-49
• 4.2.2 泵浦轉(zhuǎn)移噪聲49-51
• 4.3 閑頻光對(duì)FOPA噪聲特性的影響51-56
• 4.3.1 信號(hào)光之間發(fā)生FWM效應(yīng)的相位匹配條件51-53
• 4.3.2 信號(hào)光之間產(chǎn)生FWM效應(yīng)對(duì)通信系統(tǒng)的影響53-56
• 4.4 非等間隔信道配置減小閑頻光的影響56-59
• 4.4.1 非等間隔條件下閑頻光的產(chǎn)生情況56-57
• 4.4.2 采用非等間隔減小閑頻光對(duì)信號(hào)光的串?dāng)_57-59
• 4.5 非等間隔信道的數(shù)值優(yōu)化59-63
• 4.5.1 模型的初始條件59-60
• 4.5.2 重疊頻率計(jì)算矩陣60-61
• 4.5.3 數(shù)值試驗(yàn)及分析61-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 總結(jié)與展望64-66
• 論文總結(jié)64-65
• 論文工作的不足和展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及成果72

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 謝濱;潘煒;羅斌;鄒喜華;;Improvement on peak-to-trough ratio of sampled fiber Bragg gratings with multiple phase shifts[J];Chinese Optics Letters;2008年01期

2 趙超櫻;葉興珍;楊成峰;陳麗婭;;Influence of pumping laser bandwidth on the quantum fluctuation chracteristic of a non-degenerate optical parametric amplifier[J];Chinese Physics B;2012年07期

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本文編號(hào)：583527