光纖拉曼放大器增益平坦化問題及增益偏振依賴性的研究.pdf

1、光纖拉曼放大器(FIBER RAMAN AMPLIFIER，F(xiàn)RA)基于受激拉曼散射機(jī)制，以傳輸光纖作為增益介質(zhì)，具有增益波長(zhǎng)由抽運(yùn)波長(zhǎng)決定，噪聲系數(shù)低，良好的寬帶放大特性等優(yōu)勢(shì)，是一種能在1270nm到1670nm的全波段進(jìn)行光放大的器件。隨著高功率半導(dǎo)體抽運(yùn)光源的出現(xiàn)和光纖光柵技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)RA成為近年來研究的熱點(diǎn)，在光通信方面具有廣泛的，極具吸引力的應(yīng)用前景。本論文圍繞FRA展開工作，主要在FRA功率傳輸方程的數(shù)值求解，F(xiàn)RA增益

2、平坦的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及增益的偏振依賴特性方面進(jìn)行了較為深入的研究。 首先，本文采用數(shù)值分析中經(jīng)典的龍格．庫(kù)塔法反復(fù)迭代去求解功率傳輸方程，采用了一種修正后的功率傳輸方程的計(jì)算模型以降低龍格-庫(kù)塔法的截?cái)嗾`差。同時(shí)，針對(duì)多波長(zhǎng)反向泵浦FRA數(shù)值求解中出現(xiàn)的兩點(diǎn)邊值問題，改進(jìn)了一種快速收斂的加權(quán)平均算法，在求解過程中對(duì)信號(hào)光和泵浦光同時(shí)進(jìn)行加權(quán)平均處理。在MATLAB下數(shù)值求解的結(jié)果表明，通過對(duì)光纖進(jìn)行合理分段，在權(quán)重因子選取適當(dāng)?shù)那闆r

3、下，該加權(quán)平均算法顯示出了較為出色的收斂特性。 其次，本文改進(jìn)了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化算法通過對(duì)泵浦功率配置進(jìn)行優(yōu)化，以得到具有較理想增益平坦度的FRA信號(hào)增益譜。與原優(yōu)化算法相比，改進(jìn)后的算法通過引入學(xué)習(xí)因子以獲得更快的收斂速度；考慮了泵浦波之間的拉曼相互作用，在選定合適的波長(zhǎng)和k系數(shù)的情況下，得到了更好的優(yōu)化結(jié)果。 最后，用概率論的方法分析了光纖拉曼放大器中偏振依賴增益(PolarizationDependent G