高速光纤通信系统中光纤放大器的研究.pdf

五邑大学
硕士学位论文
高速光纤通信系统中光纤放大器的研究
姓名:熊英
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:曹文华
20090421
摘要关键词:光纤通信;光纤放大器;超短光脉冲;掺铒光纤放大;脉冲内喇曼概述了各种光纤放大器工作原理、结构和工作特性,并对它们以后的发展方向五邑大学硕士学位论文光纤放大器是一种全光放大器件,具有高可靠性、低损耗、宽带宽等优点,在高速光纤通信系统中得到了广泛的应用,是大容量全光通信系统中的重要器件之一。由于光纤放大器种类较多,因此基于光纤放大器的研究非常丰富。对于一些工艺比较成熟的光纤放大器纾纛锕庀朔糯笃,通过研究其性能来提高信号放大效率和质量至关重要。本文首先阐述了光纤放大器的国内外研究状况,并介绍了放大器的工作原理和性能指标。建立了光纤及光纤放大器的数学模型并进行了验证。较全面地进行了探讨。研究了掺铒光纤放大器放大单个超短光脉冲的过程中受到高阶非线性效应,特别是脉冲内喇曼散射影响的情况。研究表明:无喇曼散射影响下,脉冲在输入后的初始阶段能够得到有效的压缩和放大;而在喇曼散射影响时,脉冲发生延迟和超前,且超前脉冲能继续分裂成新的延迟和超前脉冲,最后形成传输方向、脉宽和振幅大致相同的延迟脉冲序列;对脉冲引入啁啾后,喇曼散射能得到一定程度的抑制。探讨了掺铒光纤放大器放大脉冲对的情况。研究表明:当相邻两脉冲的初始间距较小时,两脉冲在放大过程中会相互吸引,并产生新的子脉冲,从而造成放大效果的变差,增大初始间距并不能有效地改善放大效果。提出对输入光脉冲对引入合适的初始啁嗽的方法,可以减小因光脉冲互作用带来的负面影响,提高脉冲放大质量。散射;初始啁啾
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签字:蚣本人声明我声明,本论文及其研究工作由本人在导师指导下独立完成,完成论文所用的一切资料均已在参考文献中列出。作者:熊英年
第一章绪论课题来源及研究背景本课题来源于广东省自然科学基金资助项目己牛术的快速发展。光纤作为一种具有大容量,低损耗,保密性好,抗干扰性强,纪年代,人们主要利用光纤束来传输图像【浚堑笔钡乃鸷暮芨撸笤嘉附近的损耗降低到/>」苷庵炙鸷脑斐傻男藕潘ゼ跻丫嗟毙。为此,人们就研究直接将光纤制作成中继放大器——光纤放大器。光纤放大器的出现极大地推动了光纤通信的发展,在系统应用中,具有里程碑意义。它解决了衰减对光传输网络渌俾视刖嗬氲南拗疲⑹钩统容量可以达到痵,传输距离为几千千米,实验系统容量可以达到到/⒄痵方向发展【俊NA私徊窖映ご渚嗬耄岣叽五邑大学硕士学位论文随着网络化时代的到来,人们对信息的需求越来越大,这就要求通信技材料资源丰富等优点的传导介质⋯,使得光纤通信成为发展最快的一门通信技术。早在世纪,光在光纤中全反射的传导模式就已经被人们知晓,到世/。到世纪年代,由于光纤制造技术的进步,已将ǔ是对大容量远程通信系统却是不可忽略的。因此,在光信号衰减到不能继续传输时,就需要进行中继放大。传统的中继放大采用光一电一光的方式,结构复杂,技术难度大,成本昂贵,尤其在校=ǘ喔霾ǔさ墓庑藕欧挚=写恚延绕渫怀觥光纤放大器目前主要应用为:发射机后的功率放大,接收机前的预放大和线路中的中继放大,用来补偿线路传输衰减,节点分配衰减,色散补偿,并降低非线性效应等【。高速,超大容量,超长距离的波分复用,密集波分复用,全光传输,光孤子传输等成为现实。目前,,传输距离达到几万千米。单信道速率不断提升,已从/嵘
,增大传输容量,对光纤放大器研究至关重要。早在年就开始研究光纤放大器【浚孀诺退鸷南⊥敛粼庸庀斯ぷ魈光纤放大器通过受激辐射放大入射光。光纤放大器被泵浦后,会形成粒子数反转,入射光通过时粒子发生跃迁,使得入射光得到放大。根据掺杂物能级再快速驰豫到能量较低的激发态,使储存的能量通过受激辐射被释放出来放大五邑大学硕士学位论文性和制造奇数的不断发展,直到年才开始实际使用【。当稀土元素掺杂于石英或其他玻璃光纤中时,会变为三阶离子。许多不同的稀土离子都可以用于制造光纤放大器,能工作在从可见光到红外区的不同波长上。放大器的工作特性是由掺杂离子而不是由光纤决定的,光纤起基底介质的作用。结构,泵浦分为三能级系统和四能级系统。图中给出了两种泵浦原理的示意图【俊T诹街窒低持校粼游锒际峭ü毡闷止庾佣患し⒌浇细吣芴信号光。两种泵浦原理的主要区别是每次受激辐射结束后掺杂物所处的能级状态不同,在三能级系统中,掺杂离子结束于基态,而在四能级系统中则仍留在激发态上。岛易巨芗侗闷纸峁哪芗侗闷纸峁图泵浦原理示意图
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