宽带增益平坦光纤拉曼放大器优化设计

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随着INTERNET以及其它新的数据传输业务的飞速发展,长距离光纤传输系统对通信容量和系统扩展的需求日益膨胀.20世纪90年代应用的波分复用系统(WDM)及掺铒光纤放大器(EDFA)已经不能满足现有的需求.为了增加容量,现在DWDM系统的发展方向是开辟更多的通信信道,已经使通信波长范围从C波段扩展到L波段甚至S波段.随着通信波长范围的扩大,DWDM系统对光放大器也就提出了新的要求.传统的EDFA只能实现在C波段约35nm带宽范围内的信号放大,宽带增益平坦化的光放大器的实现成为下一代光传输系统必须解决的课题.当前,由于其固有的超宽带宽,出色的噪声特性和相对小的非线性影响,多波长泵浦光纤拉曼放大器越来越引起人们的注意并开始广泛应用在超长距离的DWDM传输系统中.众所周知,在设计宽带拉曼放大器时,一个非常重要的指标就是增益的平坦性.从目前来看增益平坦控制技术主要有三种方式:均衡滤波法,与EDFA混合法,多波长泵浦法.而采用多波长泵浦的分布式光纤拉曼放大器可以在不使用滤波器情况下达到非常平坦的增益特性,使光传输系统的性能得到极大的改善.但是,由于在多波长泵浦拉曼放大器中,信号与信号、信号与泵浦、泵浦与泵浦之间存在非线性的拉曼效应,如何设计多波长泵浦尤其是后向泵浦的光纤拉曼放大器是一个非常困难的问题.该文提出了一种新的基于平均功率法思想的线性多步预测法,在用遗传算法进行搜索的基础上建立了完整的多波长泵浦光纤拉曼放大器仿真优化的数学计算模型,利用线性多步法可以有效的增大计算步长而不降低精度,并提出了利用准牛顿迭代算法中的Boryden法可以有效快速实现传输方程解的收敛,仿真表明这种方法在一般情况下少于20次迭代就可以实现10-6的精度.最后用计算机对整个多波长光纤拉曼放大器优化算法进行了仿真,并实现了在超过100nm的波段上增益平坦度小于7%的仿真结果,结果表明这种优化方法是非常高效的,整个仿真时间在普通微机上不超过30分钟.
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