多泵浦宽带光纤拉曼放大器增益平坦的优化设计

光纤拉曼放大器(FRA)是提高密集波分复用(DWDM)光纤通信系统传输距离的关键器件之一,其以传输光纤作为增益介质,具有增益谱宽,饱和功率高,噪声性能好,能够进行分布式放大等优点,日益成为光纤通信系统研究热点。本文主要研究增益平坦的宽带FRA的优化设计算法,提出了以最小二乘法对宽带FRA的增益平坦性进行优化的算法,并证实了其可行性。本文的研究内容和创新点如下: 1.从简化的受激拉曼散射功率传输方程出发,分析比较了求解FRA输出功率的各种不同算法。分别使用变步长的龙格-库塔法和平均功率法求解FRA的功率耦合方程,并利用变步长的打靶法解决方程的两点边值问题。 2.首次分析了光纤突变损耗对FRA输出功率特性的影响,使得研究结果更接近于实际的传输系统,进而可针对实际的传输实验系统进行更好的优化。仿真结果表明,光纤突变损耗对FRA输出功率特性的影响主要与损耗大小和光纤突变位置有关,并且不会对输出功率谱形状产生较大影响。 3.提出了以最小二乘法对宽带FRA的增益平坦性进行优化的算法,并利用此算法分别对三泵浦、四泵浦和五泵浦FRA的增益平坦性进行优化,并得到了比较平坦的增益谱,证实了该算法的可行性和有效性。 4.通过对最小二乘法优化特性的分析发现,相比其他算法,最小二乘法更适合于使用中的FRA的动态优化。并提出了利用最小二乘法对使用中的FRA增益平坦特性进行优化的动态优化模型。设计出基于ARM的FRA动态增益谱调节方案。