一、用打靶法求解双向泵浦的拉曼放大器传输方程（论文文献综述）
穆宽林[1]（2021）在《光纤时频同步系统的中继放大研究》文中研究说明精密的时间和频率信号稳定度的提高不仅推动着精密实验测量、基本物理规律验证等这类基础科学研究的发展,而且时频同步技术的进步对于深空探测、卫星导航定位等诸多国防、工业生产也具有重大意义。光纤链路具有良好的抗电磁干扰能力以及稳定对称的双向传播路径和传播时延,故基于光纤链路的时频同步系统相比于传统的基于卫星网络的时频同步系统能够取得更高的信号传输稳定度,而成为时频同步技术新的发展方向。作为光纤时频同步系统中不可缺少的一部分,光放大器用于补偿时间和频率信号沿光纤传输过程中的功率损耗,是实现长距离的光纤时频同步系统的关键。故需要根据光纤时频同步系统的双向传输特性设计拥有高增益、低噪声的中继放大系统,用以延长时间和频率信号的传输距离,降低放大器噪声对时间和频率信号稳定度的影响。另外,还需要结合放大器的具体结构对影响系统稳定度的各类噪声进行分类研究,以便指明提升时间频率信号稳定度的方向。本论文内容以可用于光纤时频同步系统的掺铒光纤放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier:EDFA）、光纤拉曼放大器（Fiber Raman Amplifier:FRA）以及光纤布里渊放大器（Fiber Brillouin Amplifier:FBA）为研究对象,重点研究如何提高放大器增益和降低放大器噪声,以及各类放大器引入的噪声对光纤时频同步系统传输信号稳定度的影响。论文的主要创新点总结如下:一、用于光纤时频同步的EDFA研究EDFA 引入的放大自发辐射（Amplified Spontaneous Emission:ASE）噪声会降低光纤时频同步系统中传输信号的稳定度。本文从物理机制上对基于高隔离度双向掺铒光纤放大器（Bidirectional Erbium-doped Fiber Amplifier:Bi-EDFA）的光纤时频同步系统中的噪声进行了理论研究。研究表明由于放大器的高隔离度设计,链路中的瑞利散射噪声被抑制,但高隔离度Bi-EDFA产生的ASE噪声以及由其带来的传输链路双向非对称性会降低系统所传输的时频信号的稳定度。本文还对激光器和探测器引入的强度噪声以及由激光器中心波长抖动和环境温度变化带来的传输时延抖动进行了研究。研究结果表明基于高隔离度Bi-EDFA的光纤时频同步系统的短期稳定度主要受限于放大器的ASE噪声和激光器中心波长抖动,长期稳定度受限于温度变化带来的时延抖动以及Bi-EDFA引起的传输链路双向非对称性。这些理论成果有助于从物理机制上理解各独立器件对传输的时频信号稳定度的影响,衡量器件引入的噪声大小,为提升系统稳定度指明了方向。为降低EDFA中ASE噪声对时频同步系统稳定度的影响,本文提出了一种改进型Dual-stage Single-pass的EDFA结构,使用两个波分复用器在原Dual-stage Single-pass结构EDFA中的两段掺铒光纤之间为未消耗的泵浦光搭建了传输通道,达到了降低放大器噪声指数（Noise Figure:NF）的效果。并基于该改进型结构设计了一款适合于光纤时频同步系统的高增益、低噪声Bi-EDFA中继系统。实测EDFA的噪声指数从改进前的约4.3 dB降低到了改进后的约3.2 dB。二、用于光纤时频同步的FRA/EDFA混合双向放大器研究为了进一步降低放大器噪声对时频同步系统稳定度的影响,本文设计了一款适合于光纤时频同步系统并且等效NF可达到0 dB以下的FRA/EDFA混合双向放大器。该混合放大器结合了 FRA的低噪声和EDFA的高增益特性。实验证明使用FRA/EDFA混合放大器的时频同步系统比单独使用EDFA的时频同步系统能够获得更高的传输稳定度。实测使用EDFA的自由运转的频率传递系统的频率信号秒稳为3.0905× 10-13/1 s,而使用EDFA+FRA和FRA+EDFA混合放大的频率信号秒稳分别为2.0248× 10-13/1 s和1.9678×10-13/1 s。三、用于光纤时频同步的FBA研究FBA的增益带宽窄,由其引入到光纤时频同步系统内的放大自发布里渊散射（Amplified Spontaneous Brillouin scattering:ABS）噪声功率低。但FBA的信号光增益效率依赖于泵浦光和信号光的相对偏振态,并且光纤的随机双折射效应会降低信号光增益并造成输出信号光光功率抖动。为了保证FBA能够获得最大的信号增益和最低的ABS噪声功率。本文从FBA中信号光放大和ABS噪声产生的原理出发,在斯托克斯空间,给出了计算信号光功率和ABS噪声功率的修正矢量功率耦合方程组。研究结果表明,当泵浦光偏振态和信号偏振态相互平行时,能够获得最大的输出信号光功率和最低的ABS噪声;改变泵浦光和信号光相对偏振态,随着信号光输出功率的降低,ABS噪声功率逐渐增大,但二者的总和基本不变;当信号光与泵浦光的偏振态越接近时,通过增加信号光输入功率能够起到更好的抑制ABS噪声的效果。为了抑制光纤中随机双折射效应带来的FBA输出信号光增益降低和功率抖动问题。本文设计了一款基于正交双泵浦的FBA,理论和实验研究表明基于该正交双泵浦的FBA能够克服光纤随机双折射效应带来的信号光增益降低和输出光功率抖动问题,使任意偏振态的信号光都能够获得稳定的高增益且无需调整其入射偏振态。实验测试结果表明,相较于单泵浦的FBA,该正交双泵浦FBA的信号光最大增益提高了 3.74 dB且不同偏振态信号光的增益差从9 dB降低为2.7 dB。理想状态下,这种基于正交双泵浦的FBA模型可以使不同偏振态信号光的增益差减小到零且输出信号光功率无抖动。综上所述,本文针对光纤时频同步系统中传输信号的功率补偿问题,从原理上系统深入地研究了 EDFA、FRA和FBA三种光放大器中信号放大和噪声生成过程。给出了提高放大器增益和降低放大器噪声的方案,研究了放大器及系统中其它设备引入的噪声对光纤时频同步系统所传输信号稳定度的影响。本文的研究成果有助于实现高稳定度的长距离光纤时频信号传输。
巩稼民,王杰,张晨,马豆豆,刘爱萍,杨红蕊,郝倩文,张丽红[2]（2020）在《基于粒子群优化算法的双向多泵浦光纤拉曼放大器增益研究》文中研究指明基于石英光纤作为增益介质,采用龙格-库塔法、打靶法求解多波长双向泵浦光纤拉曼放大器的功率耦合波方程,得到拉曼放大器的增益带宽,平均增益,增益平坦度以及泵浦光和信号光沿光纤的分布。再通过粒子群优化算法对同一数量泵浦光不同排列双向系统进行逐个优化分析,在14种双向泵浦结构中选出性能较优的三种结构,再对它们优化参数设置,最终得到性能最优的双向泵浦结构BBFF。研究结果表明:在仅有四个泵浦光的情况下,双向多泵浦结构BBFF具有最优的平均增益和增益平坦度,并且得到了开关增益为23.1665 dB,增益平坦度为0.794 dB的双向泵浦结构。
郑强[3]（2020）在《相干光通信中光纤非线性效应的理论模型及补偿算法的研究》文中指出光纤非线性效应是制约光纤通信系统容量进一步提升的关键因素之一,随着全球通信业务的海量增长,现有光纤通信系统的容量已经接近非线性香农极限,研究如何克服光纤通信系统中非线性效应的影响,突破非线性香农极限具有重要意义。光纤非线性效应理论模型和补偿方法的研究也一直是光纤通信系统中的研究热点和难点,而现有的非线性效应理论模型还存在不够全面的问题,现有的非线性效应补偿方法则需要进一步提高性能、降低复杂度。基于以上背景,本论文研究了两种重要的相干光纤通信系统—双向拉曼超长跨距系统和波分复用（WDM,wavelength division multiplexing）系统中非线性效应的理论模型及补偿算法,提出了两种非线性效应理论模型,并基于理论模型的分析结果提出了三种补偿算法,主要研究内容和成果包括:（1）建立了双向拉曼超长跨距系统中光纤非线性效应的理论模型。该理论模型除了考虑信号自身的非线性效应以外,还考虑了信号与噪声在非线性效应的作用下产生的非线性信号-噪声相互作用（NSNI,nonlinear signal-noise interaction）。该模型可以较为快速、精确地计算双向拉曼超长跨距系统中非线性干扰的功率,一定程度上弥补了现有的模型不太适用于双向拉曼超长跨距系统的缺陷。（2）基于上述理论模型,提出了双向拉曼超长跨距系统中一种非线性前补和后补结合的非线性补偿算法,该补偿算法能在一种程度上减少系统中噪声和信号在非线性效应下的相互作用,抑制系统中的一部分NSNI,提高非线性补偿的效果。仿真和实验结果表明该方法能够有效地抑制双向拉曼超长跨距系统中的NSNI,在不增加计算复杂度的情况下,非线性补偿的性能比数字背向传播（DBP,digital back-propagation）算法提高1 dB以上。（3）研究了WDM系统中的光纤非线性效应对信号的影响,提出了一种能够较为全面地分析系统中非线性效应对信号影响形式的非线性效应分析模型。该分析模型可以分析系统中非线性效应对信号的影响形式,从而有针对性地制定相应的非线性效应补偿方法,提高非线性补偿的性能。（4）基于非线性效应分析模型对WDM系统分析的结果,提出了一种联合补偿算法抑制WDM系统中的交叉相位调制（XPM,cross-phase modulation）。该联合补偿算法先采用非线性前补的方法使非线性效应对信号的影响形式更偏向于易于补偿的非线性相位噪声,然后采用相位恢复算法对非线性相位噪声进行补偿,最终抑制系统中的XPM。该联合补偿算法在11个信道1000 km的传输仿真中能够提高信号的信噪比（SNR,signal-to-noise ratio）约0.4 dB,与其它电域XPM盲补偿方法的性能相当,但是本论文的方法无需其它信道的信息,算法更简单且易于实现。（5）提出了一种基于改进的判决导向递归最小二乘（DD-RLS,decision directed recursive least square）算法的非线性相位噪声追踪算法。改进后的DD-RLS算法具有更快的收敛速度,更好的噪声容忍度和更好的非线性相位噪声追踪性能,在与（4）中的非线性前补结合后可以有效地抑制XPM。在11个信道1000 km的传输仿真中,该方法可以提高信号的Q2值0.8 dB。该方法的增益要优于已有的非线性相位噪声补偿算法,而且计算复杂度也低于同类算法。
金诗文[4]（2020）在《反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究》文中认为光纤通信传输容量大、损耗低、传输频带宽且抗电磁干扰能力强,其发展涉及的范围、影响力已远远超越其本身。而相干光通信技术因其高灵敏度、更长的中继距离、更大的通信容量而成为热门研究技术。传统的相干光通信系统往往需要闭环的频率跟踪控制系统,以便本地本振光相位跟踪信号的载波相位。然而,稳定锁定载波相位漂移的复杂性使其在实际中的应用较为困难。在对反射式调制的双向相干光通信系统的研究中,减少了传统的闭环频率跟踪系统的需求,在实际工程应用中显示出较大的发展潜力。论文在反射式调制的双向相干光通信系统基础上,重点研究了光放大器在其中的应用。系统中调制信号与载波在同一根光纤内传输,这种单纤双向方式引起的背向散射噪声增加了系统的复杂性,这使得放大器在系统的应用中将考虑的噪声因素不仅仅是放大自发辐射噪声、双重瑞利背向散射噪声等,更要考虑到双向传输光纤中调制信号放大的同时载波背向散射噪声的影响。研究结果表明,在综合考虑放大自发辐射噪声、背向散射噪声等主要噪声影响后,若将双向掺铒光纤放大器或分布式拉曼光纤放大器应用于系统,在给光信号带来增益的同时也将放大背向散射噪声,这会使得系统应用价值大打折扣。而且系统只有单向传输信息,并没有双向放大的必要性。基于对系统光放大技术的进一步深刻剖析,本文考虑结合单向光放大的掺铒光纤放大器和分立式拉曼光纤放大器应用于反射式调制系统,且从理论、仿真实验方面对此进行了深刻探讨,分析了放大器的增益、噪声系数等情况,也分析了其在系统中应用时的性能表现,论证了其适用性。此外,考虑到分立式拉曼放大器泵浦效率的问题,本文也研究了一种双程放大的分立式拉曼放大器,它利用光纤布拉格光栅反射泵浦光而实现信号光的两次放大。仿真结果证明了它在提高泵浦效率方面的独特优势,也进一步改善了反射式调制系统的性能。由于背向散射噪声的影响,系统传输距离受限,其应用也局限于局域网和城域网等应用场景。但系统特殊的反射式调制方式,可在保密通信方面发挥作用。
孙淑娟[5]（2019）在《三阶拉曼光纤放大器的研究与应用》文中进行了进一步梳理随着光纤通信技术的发展,无中继光传输距离越来越长,由过去的几十公里到现在的几百公里。由于无中继光传输距离受限于光纤的衰减、色散和非线性效应等因素,当光纤传输损耗超过90dB,传统的无中继光传输技术已经无法实现现有传输损耗的突破,需要寻求新的光传输技术来延长无中继传输距离。拉曼光纤放大器（FRA）以传输光纤本身作为增益介质对信号实现分布式放大,具有增益高、带宽大、噪声低等优点,使其成为无中继光传输系统的关键技术之一。现有一阶和二阶FRA对光传输系统的优化能力有限,而三阶FRA在达到相同增益的情况下具有更低的等效噪声指数,因而能明显改善系统性能,实现更远的无中继传输。本文重点围绕着三阶拉曼光纤放大器展开,主要分析了三阶FRA的数学模型及其求解方法,针对三阶FRA的噪声和增益等关键性能指标,提出了一种基于半导体激光器的多泵浦波长的新型三阶拉曼光纤放大器,优化了激光激射和相对强度噪声（RIN）对系统的影响,并对基于该新型三阶拉曼光纤放大器的高速超长无中继光传输系统进行了实验。具体研究工作如下:（1）基于受激拉曼散射效应基本理论,研究了三阶FRA的原理,并根据现有一阶、二阶和传统三阶FRA结构,设计了一种基于半导体激光器的多泵浦波长的新型三阶FRA结构。（2）通过对单泵浦单信号的一阶FRA传输方程的研究,拓展推导了三阶FRA泵浦光、信号光、瑞利散射、双瑞利散射（DRS）和放大的自发辐射（ASE）噪声的数学模型,并给出了在初值和边值条件下三阶拉曼光纤放大器数学模型的求解方法。（3）通过分析拉曼光纤放大器的噪声来源和相关指标参数,仿真分析了在DRS和ASE噪声的影响下,一阶、二阶和三阶FRA的性能,并得出结论:传统三阶FRA比一阶FRA有2.1dB系统光信噪比（OSNR）改善,传统三阶FRA比二阶FRA有1.2dB的系统OSNR改善,新型三阶FRA比二阶FRA有0.9dB的系统OSNR改善。（4）采用基于半导体激光器的多泵浦波长的新型三阶拉曼光纤放大器设计了单波50Gbit/s与100Gbit/s的高速率超长无中继传输系统,在国内首次实现了单波50Gbit/s、线路总损耗103.95dB和单波100Gbit/s、线路总损耗101.27dB的传输系统。
孙世林[6]（2018）在《远程大规模光纤水听器系统光纤拉曼放大技术研究》文中进行了进一步梳理干涉型光纤水听器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、灵敏度高、便于复用组网、动态范围大和远程传输等特点而广泛应用于石油天然气勘探、水声物理研究和水下目标探测等。随着光纤水听器技术的日趋成熟以及应用需求的不断提升,光纤水听器阵列的规模不断扩大,光纤传输距离也扩展至数百公里。传输距离的提高与水听器阵列规模的不断扩大导致系统的光损耗急剧增加。为了实现光纤水听器对微弱声信号的有效探测,必须对远程传输的光信号进行有效的放大以补偿系统损耗。故满足光纤水听器系统增益、带宽、噪声特性等要求的光放大器设计至关重要。多波长的光纤拉曼放大技术具有增益带宽宽、噪声低等优势,并且可以通过合理选择泵浦光的数量、波长、功率实现任意的增益谱。因此,光纤拉曼放大器适合于对远程大规模光纤水听器中微弱模拟光信号的放大,对光纤拉曼放大器的研究具有着明确和急迫的应用需求。本论文研究了光纤拉曼放大器的基本特性,分别对脉冲光和连续光的拉曼模型做了数值仿真计算;深入研究了光纤拉曼放大系统中的非线性效应的影响,并提出了抑制方案;重点开展了远程大规模光纤水听器系统中光纤拉曼放大器的增益平坦的优化设计工作。本论文的主要结论和创新点归纳如下:1、在分别阐述脉冲光和连续光的拉曼放大理论模型的基础上,采用四阶亚当斯预测-校正法对连续光放大进行数值计算,提高了运算效率和计算精度;结合并行双向算法和四阶亚当斯预测-校正法对脉冲光放大进行数值计算,由于并行双向算法更符合光传播的物理本质,因此结合了该算法能更高效、精确地仿真脉冲光的拉曼放大过程,从而提高运算效率和计算精度。2、提出了采用并行双向四阶亚当斯预测-校正算法对光纤拉曼放大系统中的受激布里渊散射的理论模型进行数值计算。数值计算的结果表明前向泵浦的拉曼泵浦光对受激布里渊散射影响较大,后向泵浦的拉曼泵浦光对受激布里渊散射的影响一般可以忽略。实验证明了相位调制技术可以有效抑制光纤拉曼放大系统中的受激布里渊散射,并且抑制效果随着相位调制的调制幅度和调制频率的增加而增强。3、提出了两步法研究光纤拉曼放大系统中的调制不稳定性的理论模型,即首先忽略调制不稳定性计算信号光的拉曼增益沿光纤的分布;然后用计算所得拉曼增益分布取代非线性薛定谔方程中的光纤损耗项,求解修正后的薛定谔方程得出调制不稳定性的增益谱。数值计算的结果表明,调制不稳定性的阈值会随着拉曼泵浦光功率的增加而降低,在相同拉曼泵浦光功率下,相比于后向拉曼泵浦,采用前向拉曼泵浦的远程光纤系统有着更低的调制不稳定性阈值。搭建了实验系统测量光纤拉曼放大系统中的调制不稳定性增益谱和阈值,测试结果与数值计算结果吻合良好。4、理论和实验研究了光纤拉曼放大器的最优化设计。在泵浦波长固定和不固定两种情形下,采用遗传算法分别对净增益平坦化和任意输入信号谱的平坦输出的光纤拉曼放大器进行了优化设计。实验验证了具有两个固定波长泵浦源的光纤拉曼放大器对任意输入信号谱的光信号具有输出平坦化性能。5、搭建了100 km无中继16重波分和8重时分混合复用128基元光纤水听器系统。采用4支波长固定的拉曼泵浦光源,通过优化设计泵浦光功率,实现任意输入信号谱的输出平坦化,光纤水听器的相位噪声在1 kHz处达到～-90dB re rad/Hz1/2。
陈柯杉[7]（2018）在《基于FRA的光纤水听器远程无中继传输系统的性能研究》文中指出远程无中继光纤水听器系统是水下预警探测的重要组成部分,是延伸预警探测距离、扩大预警探测范围的重要方式。为获得更高信噪比与更远传输距离,远程无中继光纤水听器系统通常会采用在线式光纤拉曼放大（Fiber Raman Amplifier,FRA）对模拟光信号进行放大。但光纤拉曼放大产生的非线性效应会导致光纤水听器远程无中继传输系统性能恶化,并导致光纤水听器系统噪声水平下降。本文从光纤拉曼的基本原理出发,对光纤水听器远程无中继传输系统的拉曼放大增益和噪声特性进行理论和实验研究,为优化拉曼放大参数和改善远程无中继光纤水听器系统的性能提供支撑。具体研究内容和创新点如下:一、利用分布式FRA理论模型分析远距离传输光纤水听器系统性能。使用打靶法对拉曼方程进行数值计算,并仿真FRA放大后传输光纤中的光功率分布,分析了FRA放大传输过程所面临的调制不稳定性、受激布里渊散射、强度噪声转移等问题。二、搭建了光纤水听器远程无中继放大传输系统,开展了同向和反向拉曼放大的增益特性、线宽展宽及噪声特性的实验。相比反向FRA放大,同向FRA放大在远距离无中继光纤水听器系统中能获得更高光信噪比的输出光。但调制不稳定性（Modulation Instability,MI）效应更易发生在同向FRA放大过程中,这导致了同向FRA放大后输出光相位噪声水平比反向FRA放大高2dB左右。当功率太大时,受激布里渊散射（Stimulated Brillouin Scattering,SBS）和MI效应时还会导致信号光的线宽展宽。SBS效应使线宽展宽了13.9%,MI效应使线宽展宽了89%,MI效应的影响大于SBS效应的影响。拉曼放大时泵浦源的相对强度噪声（Relative Intensity Noise,RIN）越高,信号光所对应的RIN就越高。同向FRA放大比反向FRA放大对泵源的RIN更为敏感,影响更大。随着信号光RIN的增加,相位噪声波动越来越大,FRA放大时的RIN转移会使信号光RIN提高,进而引起相位噪声指数提高。RIN噪声恶化所带来的噪声转移将会给相位噪声带来接近翻倍的影响,即RIN噪声每增大1dB,相位噪声将会对应地增大约2dB。三、研究了二阶FRA光纤水听器远距离传输系统的放大性能优化,获得了比一阶FRA放大更远的传输上限距离。在达到输出功率上限时,同向二阶FRA的光纤水听器最大传输距离在100km传输距离的基础上比一阶FRA长15km;反向二阶FRA在相同增益情况下,光纤水听器最大传输距离在100km传输距离的基础上比一阶FRA可延长10km。
黄金飞[8]（2017）在《二阶分布式拉曼放大器特性的研究》文中研究说明光纤通信技术的不断进步使信息社会快速发展,当前大容量、长距离、高速率的密集波分复用技术（DWDM）的使用把光纤通信推向一个崭新的高度,同时急剧增大的通信业务和高质量要求的光通信系统促使光放大器性能不断增强。传统的掺铒光纤放大器（EDFA）由于带宽受到限制以及较低的噪声性能等原因无法完全满足光通信系统的要求,而拉曼光纤放大器（FRA）具有带宽大、增益高、低噪声等优点,在光放大器的家族中有重要地位。分布式拉曼放大器（DRA）不仅更可以充分展露FRA的带宽大的优势特征,还能有效的减小其他非线性效应的影响。但是一阶光纤拉曼放大器的作用依然有限,为满足更高通信质量的要求,二阶DRA及更高阶DRA成为研究热点。二阶DRA有更高的增益,能显着的优化系统的信噪比,采用二阶泵浦的方案可以有效提高RFA的性能,使其更适用于无中继长距离传输系统。本论文以二阶分布式拉曼放大器为研究对象,主要分析了二阶DRA的增益平坦优化方法以及噪声特性与二阶泵浦占比的关系,主要内容可归纳如下:（1）首先介绍了拉曼放大器相关背景知识,引出研究二阶拉曼放大器的意义,然后概括了国内外对这个课题的研究状况。（2）在给出拉曼散射的概念后,先使用量子理论的方法进行解释,后面又从经典理论加以说明,简述了二阶拉曼的泵浦技术和结构方案,由上述理论知识推导了二阶拉曼的传输方程,给出了不同条件下拉曼方程的求解方法,为二阶拉曼放大器增益特性和噪声特性的分析奠定理论计算基础。（3）介绍了影响拉曼增益的几种因素,通过对拉曼增益谱简单分析,得出拉曼增益平坦优化的必需性,于是又介绍了遗传算法,进一步给出了应用于二阶DRA的二步优化算法。（4）给出了二阶DRA的噪声来源,进而解释了描述分布式拉曼放大器噪声大小的等效噪声指数的概念,而后实验研究了二阶泵浦功率在泵浦总功率的占比情况对系统等效噪声指数的影响,并在理论求解拉曼传输方程的基础上对实验结果进行了分析验证。（5）总结和展望部分对整篇文章作了简要的概述整理,对课题研究的发展进行了预测。
安新星[9]（2012）在《多泵浦宽带光纤Raman放大器的分析与设计》文中指出光纤拉曼放大器因为可实现全波段放大、噪声低、成本低、采用多泵浦方式可实现超宽带增益谱等特点,更加符合波分复用系统的要求,未来将有可能取代传统的掺铒光纤放大器,成为光纤通信系统中的关键器件。本文主要研究后向多泵浦拉曼放大器增益平坦的优化算法,提出了利用组合遗传算法对各个泵浦的功率、波长进行优化,从而获得平坦的宽带拉曼增益。具体内容有：1、在综合考虑光纤损耗、瑞利散射、ASE噪声、泵浦光-泵浦光、信号光-信号光、泵浦光-信号光间复杂的受激拉曼散射等的情况下,分析了多泵浦拉曼放大器的功率耦合方程,并介绍比较了龙格-库塔法和平均功率法两种数值求解的算法。针对后向多泵浦拉曼放大器中特有的两点边值问题,提出利用平均功率法+打靶法的思想,求解后向多泵浦拉曼放大器的功率耦合方程。MATLAB仿真证明,该算法的收敛速度很快,通常迭代四、五次即可收敛,并且可以达到很高的精度。并通过与其他文献结果相比较的方式证明了这种求解方法的有效性。2、在介绍了已有的模拟退火法、线性时不变法（LTI）、遗传算法三种优化算法的基础上,提出一种新的优化设计方法—组合遗传算法,并用此算法对后向多泵浦FRA的泵浦波长、功率同时进行优化。通过MATLAB编程仿真,分别对3波长、5波长后向泵浦的拉曼放大器进行优化,最终分别得到了80nm宽、增益起伏小于1dB和100nm宽、增益起伏小于0.5dB的增益谱。从而说明该算法可对具有任意个数泵浦的拉曼放大器进行优化,且可以获得较为平坦的增益谱,运行效率很高,整个过程仅需几分钟。3、将组合遗传算法得到的优化增益谱与利用优化参数计算得到的增益谱相比较,结果证明这种算法的在多泵浦拉曼放大器的优化设计方面是有效的,并且能达到更好的精度、效率,应用范围广泛,更加符合实际应用。
姜海明[10]（2011）在《光纤Raman放大器增益谱平坦化研究》文中提出与奥林匹克运动提倡的“更快、更高、更强”的精神相似,更大的传输带宽、更高的传输速率和更长的传输距离一直是长途干线光纤通信系统的重要发展方向,波分复用（WDM）和光放大器技术是推动上述发展方向的重要技术基础。在各种已知的光放大器中,光纤Raman放大器（FRA）由于具有噪声系数低、增益波段灵活、可实现宽带放大等众多优点,已成为现代WDM光纤通信系统的关键技术之一。对应用于WDM光纤通信系统FRA的一个基本要求是其增益谱要平坦,本文围绕宽带FRA增益谱平坦化这个中心问题进行了以下研究工作。（一）分布式宽带FRA的增益谱平坦化研究分布式宽带FRA把各类常规传输光纤作为Raman增益介质,由于这些光纤的Raman增益效率系数很小且非常不平坦,所以一般采用多个泵浦源同时泵浦来实现其增益谱的平坦化。在该方面研究中本文主要进行了以下创新性工作:（1）提出了3种用于多波长泵浦宽带FRA数学模型求解的高效和稳定的打靶法。在这3种打靶法中,反向泵浦的迭代起始值根据光纤中受激Raman散射的物理规律和引入的有关参数来共同确定。同时,引入并改进了求解非线性方程组的牛顿-拉斐森方法作为反向泵浦迭代初始值的调整机制。多个FRA的仿真计算结果表明,相对于简单打靶法这3种打靶法的计算效率和稳定性均有极大的提高。（2）提出了一种由泵浦功率积分求解泵浦输入功率的高效方法。在该方法中,根据Raman耦合方程在给定泵浦功率积分的情况下构造了一个关于泵浦输入功率的非线性耦合方程组,这样就使泵浦输入功率的求解问题变成了非线性方程的求根问题。通过积分中值定理和牛顿-拉斐森求根方法的有机结合应用,上述关于泵浦输入功率的非线性方程组得到了高效的求解。数值仿真的结果表明,该方法比此前有关文献报道的方法的求解效率提高了约2个数量级。（3）将粒子群优化（PSO）算法引入到宽带FRA设计领域,并对其进行了改进,提出了一种新的粒子群优化（MPSO）算法。对多个高维复杂的基准测试函数的优化结果表明,MPSO算法能在保持原PSO算法简单易行优点的同时大幅提高算法的优化效率和收敛率。（4）在将PSO、MPSO和所提出的3种打靶法、平均功率法进行有机结合的基础上,提出了3种多波长泵浦宽带FRA的增益谱平坦化方法。多个FRA增益谱的优化结果显示,这些优化设计方法的有关性能较有关文献中报道的方法性能均有很大的提升。（5）在详细分析多波长泵浦增益谱平坦宽带FRA传统实现方法缺点的基础上,提出了一种智能实现方法。该方法把FRA看成一个黑箱系统,不再根据具体的数学模型精确分析其内部究竟发生了什么、是如何发生的。而是把决定各泵浦功率的驱动电流看成黑箱系统的输入,相应的增益谱看成黑箱系统的输出,通过智能优化方法调整泵浦驱动电流从而实现宽带FRA增益谱的平坦化。为验证所提方法的可行性,文中给出了详细的软、硬件实现方案,并进行了实验验证。多个实验的结果表明,该方法是智能高效的多波长泵浦增益谱平坦宽带FRA的实现途径。（二）分立式宽带FRA的增益谱平坦化研究第（一）部分提到多波长泵浦法对于分立式FRA的增益谱平坦化同样适用,但由于分立式FRA的增益介质可以有很多种选择,不像分布式FRA那样必须使用传输光纤作为增益介质,这就给分立式FRA的增益谱平坦化设计留下了很大的灵活性。本文在分立式宽带FRA的增益谱平坦化方面主要进行了如下创新性工作。（1）提出了一种具有优良Raman增益属性的新型双芯光子晶体光纤（NPCF）,通过对其横截面结构的合理设计,使其Raman增益效率系数在一定的波长范围内接近常数,进而为增益谱平坦宽带FRA提供优良的增益介质。数值仿真结果表明,在C波段（1530 1565 nm）该NPCF的Raman增益效率系数的波动率从普通单模光纤的49.6%骤降为3.3%,同时其数值上也比普通单模光纤有所提高,长波长方向提高约1.3倍,短波长方向提高约2.7倍的。（2）利用所提出的上述NPCF设计了一个C波段FRA。数值仿真的结果表明,在仅用一个泵浦的情况下,该NPCF-Raman放大器的平均增益可达8.7 dB,且增益谱波动小于0.9 dB,相对于普通单泵浦FRA的性能有很大的提升。NPCF-Raman放大器对于降低FRA的制造成本和简化FRA的设计复杂度具有重要意义。
二、用打靶法求解双向泵浦的拉曼放大器传输方程（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用打靶法求解双向泵浦的拉曼放大器传输方程（论文提纲范文）
（1）光纤时频同步系统的中继放大研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 用于光纤时频同步的中继系统研究现状 |
| 1.2.1 用于光纤时频同步的掺铒光纤放大器研究现状 |
| 1.2.2 用于光纤时频同步的光纤拉曼放大器研究现状 |
| 1.2.3 用于光纤时频同步系统的光纤布里渊放大器研究现状 |
| 1.2.4 用于光纤时频同步的光注入锁定放大器研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容及创新点 |
| 1.4 论文各章的结构和关联关系 |
| 参考文献 |
| 第二章 光放大器原理及功率耦合方程组求解方法 |
| 2.1 基于受激辐射效应的光放大器原理 |
| 2.1.1 掺铒光纤放大器原理 |
| 2.1.2 掺铒光纤放大器主要性能参数 |
| 2.1.3 级联掺铒光纤放大器噪声累积方式 |
| 2.2 基于受激散射效应的光放大器原理 |
| 2.2.1 光纤散射效应分类 |
| 2.2.2 光纤拉曼放大器原理 |
| 2.2.3 光纤布里渊放大器原理 |
| 2.3 光放大器功率耦合方程组求解方法 |
| 2.3.1 解析解方法 |
| 2.3.2 数值解方法 |
| 2.3.3 边界问题求解方法 |
| 2.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 用于光纤时频同步的掺铒光纤放大器研究 |
| 3.1 基于高隔离度BI-EDFA的光纤时频同步系统稳定度研究 |
| 3.1.1 基于高隔离度Bi-EDFA的光纤时频同步系统噪声研究 |
| 3.1.2 放大器非对称性对光纤时频同步系统稳定度的影响 |
| 3.1.3 光纤时频同步系统噪声研究实验验证 |
| 3.2 掺铒光纤放大器性能研究 |
| 3.2.1 掺铒光纤放大器数值求解 |
| 3.2.2 掺铒光纤放大器增益和噪声指数测试 |
| 3.3 低噪声高增益掺铒光纤放大器设计 |
| 3.3.1 不同结构掺铒光纤放大器性能测试 |
| 3.3.2 用于光纤时频同步的低噪声双向中继系统 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 用于光纤时频同步的FRA/EDFA混合放大器研究 |
| 4.1 光纤拉曼放大器性能研究 |
| 4.1.1 光纤拉曼放大器理论模型研究 |
| 4.1.2 光纤拉曼放大器增益特性研究 |
| 4.2 FRA/EDFA混合双向放大器设计 |
| 4.2.1 FRA/EDFA混合双向放大器结构设计和理论模型研究 |
| 4.2.2 FRA/EDFA混合双向放大器性能测试 |
| 4.3 FRA/EDFA混合双向放大器对时频同步系统的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 用于光纤时频同步的光纤布里渊放大器研究 |
| 5.1 光纤布里渊放大器功率耦合方程组求解 |
| 5.1.1 带有偏振因子的光纤布里渊放大器解析解 |
| 5.1.2 光纤布里渊放大器解析解有效性验证 |
| 5.2 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性研究 |
| 5.2.1 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性理论模型 |
| 5.2.2 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性仿真研究 |
| 5.2.3 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性实验研究 |
| 5.3 基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器 |
| 5.3.1 光纤随机双折射效应对光纤布里渊放大器的影响 |
| 5.3.2 基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器理论模型 |
| 5.3.3 基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器实验研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间学术成果列表 |
（2）基于粒子群优化算法的双向多泵浦光纤拉曼放大器增益研究（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 理论模型及结构设计: |
| 2.1 多泵浦RFA模型 |
| 2.2 结构设计 |
| 2.3 龙格-库塔法 |
| 3 仿真参数设置 |
| 3.1 仿真参数系数 |
| 3.2 14种双向泵浦结构 |
| 3.3 粒子群优化参数设置 |
| 4 仿真结果与分析 |
| 4.1 分析对比14种不同的泵浦结构的优化结果 |
| 4.2 三种较优的结构分析 |
| 4.3 对BBFF双向泵浦结构进行仿真分析 |
| 5 结 论 |
（3）相干光通信中光纤非线性效应的理论模型及补偿算法的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光纤非线性效应的理论模型研究现状 |
| 1.3 光纤非线性效应补偿方法研究现状 |
| 1.4 存在的问题 |
| 1.5 本论文的研究内容及结构安排 |
| 2 光纤通信系统中的光纤非线性效应及已有理论模型的分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非线性薛定谔方程及光纤中的非线性效应 |
| 2.3 非线性薛定谔方程的求解方法 |
| 2.4 非线性效应简化的理论模型及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 双向拉曼超长跨距系统中非线性效应理论模型的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤拉曼放大器及其在超长跨距系统中的应用 |
| 3.3 双向拉曼超长跨距系统中的噪声和非线性效应 |
| 3.4 双向拉曼超长跨距系统中的非线性效应理论模型 |
| 3.5 仿真及结果分析与讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 双向拉曼超长跨距系统中非线性效应补偿方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 用于拉曼放大系统的DBP算法 |
| 4.3 基于前补DBP的 NSNI抑制方法 |
| 4.4 双向拉曼超长跨距系统中NSNI效应的抑制实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 WDM系统中光纤非线性效应的分析模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 WDM系统中非线性效应的分析模型 |
| 5.3 对WDM系统中非线性效应的分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 WDM系统中基于联合补偿算法的XPM抑制方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 一种基于非线性前补和接收端相位恢复算法的XPM抑制方法 |
| 6.3 仿真系统的搭建和参数设置 |
| 6.4 仿真结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 WDM系统中基于改进DD-RLS的非线性相位追踪算法 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 自适应均衡及其在补偿非线性相位噪声上的缺陷 |
| 7.3 一种用于非线性相位追踪的改进DD-RLS算法 |
| 7.4 仿真结果分析与讨论 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 全文总结与工作展望 |
| 8.1 本文工作总结 |
| 8.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文目录 |
（4）反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 课题的研究意义 |
| 1.3 本文章节安排 |
| 第二章 光放大器理论基础及物理模型 |
| 2.1 EDFA理论基础 |
| 2.1.1 光与物质的作用 |
| 2.1.2 Er~(3+)能级结构 |
| 2.2 EDFA的物理模型 |
| 2.2.1 EDFA的速率—传输方程 |
| 2.2.2 EDFA的简化理论模型 |
| 2.2.3 EDFA的结构组成 |
| 2.3 RFA理论基础 |
| 2.4 RFA物理模型 |
| 2.4.1 RFA的传输方程 |
| 2.4.2 数值分析方法求解 |
| 2.4.3 RFA的结构组成 |
| 2.5 EDFA/RFA的工作特性 |
| 2.5.1 增益特性 |
| 2.5.2 噪声特性 |
| 2.5.3 应用方式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 反射式调制系统及其光放大器设计 |
| 3.1 新型反射式调制系统简介 |
| 3.1.1 系统结构及其原理 |
| 3.1.2 系统的应用价值 |
| 3.1.3 系统的主要噪声 |
| 3.2 EDFA在反射式调制系统中的应用分析 |
| 3.2.1 双向EDFA在系统中的应用简析 |
| 3.2.2 结合单向光放大的EDFA结构 |
| 3.3 RFA在反射式调制系统中的应用分析 |
| 3.3.1 分布式RFA在系统的应用简析 |
| 3.3.2 分立式RFA在系统的应用简析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 系统性能分析及结构优化 |
| 4.1 实验系统结构简介 |
| 4.2 反射式调制系统的实验研究 |
| 4.3 基于DCF的分立式RFA结构优化与系统仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
（5）三阶拉曼光纤放大器的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光通信系统中常用的放大技术 |
| 1.1.1 掺铒光纤放大器 |
| 1.1.2 半导体光放大器 |
| 1.1.3 拉曼光纤放大器 |
| 1.2 三阶拉曼光纤放大器国内外研究现状 |
| 1.3 三阶拉曼光纤放大器的研究意义 |
| 1.4 本论文的研究内容及创新点 |
| 2 三阶拉曼光纤放大器的理论原理 |
| 2.1 三阶拉曼光纤放大器的基本理论 |
| 2.1.1 拉曼散射 |
| 2.1.2 光纤中的受激拉曼散射效应 |
| 2.1.3 三阶拉曼光纤放大器的基本原理 |
| 2.2 三阶拉曼光纤放大器的结构 |
| 2.2.1 三阶拉曼光纤放大器的基本结构 |
| 2.2.2 三阶拉曼光纤放大器的结构分类 |
| 2.2.3 三阶拉曼光纤放大器的结构设计 |
| 2.2.4 三阶拉曼光纤放大器的泵浦源选择 |
| 2.3 拉曼光纤放大器的数学模型求解 |
| 2.3.1 三阶拉曼光纤放大器的数学模型 |
| 2.3.2 三阶拉曼光纤放大器模型的数值算法研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 三阶拉曼光纤放大器的性能研究与优化配置 |
| 3.1 三阶拉曼光纤放大器的噪声来源 |
| 3.2 三阶拉曼光纤放大器的性能指标 |
| 3.2.1 净增益与开关增益 |
| 3.2.2 等效噪声指数 |
| 3.3 传统三阶拉曼光纤放大器的性能研究 |
| 3.3.1 三阶与二阶、一阶拉曼光纤放大器的噪声性能比较 |
| 3.3.2 三阶拉曼光纤放大器噪声性能分析 |
| 3.4 新型三阶拉曼光纤放大器的性能研究 |
| 3.4.1 新型三阶拉曼光纤放大器信号光波长选择 |
| 3.4.2 新型与传统三阶拉曼光纤放大器性能比较 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 新型三阶拉曼光纤放大器在高速超长无中继光传输系统中的应用及测试 |
| 4.1 超长距无中继光传输系统简介 |
| 4.2 三阶拉曼系统关键技术 |
| 4.2.1 编码调制技术 |
| 4.2.2 新型光纤技术 |
| 4.2.3 色散补偿技术 |
| 4.2.4 三阶拉曼与遥泵结合光放大技术 |
| 4.3 三阶拉曼系统结构设计 |
| 4.4 三阶拉曼系统测试 |
| 4.4.1 基于三阶拉曼光纤放大器的单波50G系统测试 |
| 4.4.2 基于三阶拉曼光纤放大器的双载波50G系统测试 |
| 4.4.3 基于三阶拉曼光纤放大器的单波100G系统测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录1 攻读硕士学位期间参与的项目和发表的论文 |
| 附录2 主要英文缩写语对照表 |
（6）远程大规模光纤水听器系统光纤拉曼放大技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 远程大规模光纤水听器阵列研究概述 |
| 1.3 光纤拉曼放大技术研究概述 |
| 1.4 光纤拉曼放大器的增益平坦设计研究进展 |
| 1.5 论文的研究内容 |
| 第二章 光纤拉曼放大器研究 |
| 2.1 常见的光纤放大器 |
| 2.2 光纤拉曼放大器的理论模型与数值计算 |
| 2.2.1 光纤中的受激拉曼散射 |
| 2.2.2 连续光的拉曼放大理论模型与数值计算 |
| 2.2.3 脉冲光的拉曼放大理论模型与数值计算 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 光纤拉曼放大系统中受激布里渊散射研究 |
| 3.1 光纤受激布里渊散射 |
| 3.1.1 受激布里渊散射的基本概念 |
| 3.1.2 理论模型 |
| 3.1.3 数值仿真 |
| 3.2 光纤拉曼放大系统中的受激布里渊散射 |
| 3.2.1 理论模型 |
| 3.2.2 数值仿真 |
| 3.3 光纤拉曼放大系统中受激布里渊散射的抑制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光纤拉曼放大系统中调制不稳定性研究 |
| 4.1 光纤调制不稳定性 |
| 4.1.1 线性稳定性分析 |
| 4.1.2 调制不稳定性的数值计算 |
| 4.2 光纤拉曼放大系统中的调制不稳定性 |
| 4.2.1 理论模型 |
| 4.2.2 数值仿真 |
| 4.2.3 实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 光纤拉曼放大器优化设计及实验研究 |
| 5.1 光纤拉曼放大器的增益平坦设计 |
| 5.1.1 遗传算法简介 |
| 5.1.2 优化步骤 |
| 5.1.3 泵浦波长不固定 |
| 5.1.4 泵浦波长固定 |
| 5.2 任意输入信号谱的平坦输出光纤拉曼放大器设计 |
| 5.2.1 仿真计算 |
| 5.2.2 实验结果 |
| 5.3 光纤水听器系统平坦信号输出的自动反馈控制 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 100km无中继光纤水听器系统光纤拉曼放大技术实验研究 |
| 6.1 实验系统概述 |
| 6.1.1 光发射模块 |
| 6.1.2 水听器阵列 |
| 6.1.3 光电信号处理模块 |
| 6.1.4 实验系统现场图 |
| 6.2 实验结果与分析 |
| 6.2.1 拉曼泵浦光的功率优化设计 |
| 6.2.2 系统的相位噪声 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 论文的主要结论和创新 |
| 7.2 下一步的研究工作 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 一、学术论文 |
| 二、专利 |
（7）基于FRA的光纤水听器远程无中继传输系统的性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 光纤水听器传输系统国内外研究现状 |
| 1.3 光纤拉曼放大技术国内外研究现状 |
| 1.4 论文研究内容 |
| 第二章 远程无中继水听器系统光纤拉曼放大的理论 |
| 2.1 光纤拉曼放大的基本理论 |
| 2.1.1 FRA的基本原理 |
| 2.1.2 光纤拉曼方程 |
| 2.1.3 FRA的基本结构 |
| 2.2 光纤拉曼放大的仿真分析 |
| 2.2.1 数值仿真的方法与模型建立 |
| 2.2.2 不同信号光功率的拉曼放大仿真分析 |
| 2.2.3 不同泵浦光功率的拉曼放大仿真分析 |
| 2.3 远程无中继光纤水听器系统光纤拉曼放大的技术 |
| 2.3.1 FRA的调制不稳定性 |
| 2.3.2 FRA中的受激布里渊散射 |
| 2.3.3 FRA引起的强度噪声转移 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光纤水听器系统光纤拉曼放大实验研究 |
| 3.1 光纤水听器远程传输系统中拉曼放大增益和MI特性 |
| 3.2 光纤水听器远程传输系统拉曼放大线宽展宽特性 |
| 3.2.1 延时自外差法线宽测试 |
| 3.2.2 非线性效应(SBS、MI)未激发条件下的线宽测试 |
| 3.2.3 非线性效应(SBS、MI)激发条件下拉曼放大的线宽特性 |
| 3.3 光纤水听器远距离传输系统光纤拉曼放大噪声特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光纤水听器系统高阶光纤拉曼放大的性能优化 |
| 4.1 高阶光纤拉曼放大的理论基础 |
| 4.2 光纤水听器系统高阶光纤拉曼放大实验研究 |
| 4.2.1 二阶FRA泵浦光源 |
| 4.2.2 二阶FRA放大方案 |
| 4.2.3 二阶FRA噪声测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（8）二阶分布式拉曼放大器特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究二阶拉曼光放大器的意义 |
| 1.2 二阶拉曼光放大器的历史沿革和国内外研究现状 |
| 1.3 本论文的主要内容和创新点 |
| 第2章 二阶拉曼光放大器的理论原理 |
| 2.1 拉曼散射理论基础 |
| 2.1.1 拉曼散射 |
| 2.1.2 光纤拉曼散射 |
| 2.2 二阶分布式拉曼光放大器的原理结构 |
| 2.2.1 二阶拉曼泵浦技术 |
| 2.2.2 二阶拉曼放大器结构方案 |
| 2.3 二阶拉曼传输方程 |
| 2.3.1 二阶拉曼放大器的数学模型 |
| 2.3.2 二阶拉曼传输方程求解方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 二阶拉曼光放大器的增益平坦性分析 |
| 3.1 影响增益的参数 |
| 3.2 增益平坦的优化设计 |
| 3.2.1 增益平坦设计理论 |
| 3.2.2 增益平坦的设计方法 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 二阶拉曼光放大器的噪声性能研究 |
| 4.1 影响拉曼光放大器的噪声类型 |
| 4.2 等效噪声指数 |
| 4.3 二阶泵浦方式对噪声性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 附录2 主要英文缩写语对照表 |
（9）多泵浦宽带光纤Raman放大器的分析与设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光纤拉曼放大器的发展现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 2 光纤拉曼放大器的理论与技术基础 |
| 2.1 光纤拉曼放大器的基本原理 |
| 2.1.1 受激拉曼散射 |
| 2.1.2 拉曼增益谱 |
| 2.1.3 拉曼阈值 |
| 2.2 光纤拉曼放大器的特性 |
| 2.2.1 增益饱和特性 |
| 2.2.2 宽带放大特性 |
| 2.2.3 大功率泵浦技术 |
| 2.2.4 噪声特性 |
| 2.3 光纤拉曼放大器的分类 |
| 2.3.1 根据泵浦方式划分 |
| 2.3.2 根据光纤结构划分 |
| 2.4 光纤拉曼放大器的关键技术 |
| 2.4.1 新型光纤结构 |
| 2.4.2 泵浦激光器 |
| 2.4.3 多泵浦拉曼放大器 |
| 2.4.4 混合拉曼放大器 |
| 2.4.5 增益均衡技术 |
| 3 光纤拉曼放大器的数值分析方法研究 |
| 3.1 光纤拉曼放大器的传输方程 |
| 3.1.1 光纤拉曼放大器的数学模型 |
| 3.1.2 重要参数讨论 |
| 3.2 传统求解传输方程的算法 |
| 3.2.1 龙格-库塔法 |
| 3.2.2 平均功率法 |
| 3.2.3 边值问题 |
| 3.3 本文采用的数值求解算法分析 |
| 3.3.1 平均功率法 |
| 3.3.2 打靶法 |
| 3.3.3 有效性验证 |
| 4 FRA的优化设计 |
| 4.1 传统的增益平坦优化算法 |
| 4.1.1 模拟退火法 |
| 4.1.2 LTI法 |
| 4.1.3 遗传算法 |
| 4.2 模型简化 |
| 4.3 本文采用的优化算法分析 |
| 4.3.1 优化泵浦波长和功率积分值 |
| 4.3.2 将功率积分值转换为功率值 |
| 4.4 优化结果与讨论 |
| 4.4.1 三波长后向泵浦FRA的优化设计 |
| 4.4.2 波长后向泵浦FRA的优化设计 |
| 4.4.3 有效性验证 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（10）光纤Raman放大器增益谱平坦化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光放大器在光纤通信系统中的地位和作用 |
| 1.1.1 光纤通信技术简介 |
| 1.1.2 光放大器在光纤通信系统中的重要意义和应用 |
| 1.2 光纤通信系统中常见光放大器的种类及其特点 |
| 1.2.1 半导体光放大器 |
| 1.2.2 掺铒光纤放大器 |
| 1.2.3 光纤Raman 放大器 |
| 1.2.3.1 光纤Raman 放大器工作原理 |
| 1.2.3.2 光纤Raman 放大器的优点 |
| 1.3 增益谱平坦宽带FRA 的国内外研究现状和存在的问题 |
| 1.3.1 多波长同时泵浦方法 |
| 1.3.1.1 非线性Raman 耦合微分方程组求解方法 |
| 1.3.1.2 泵浦参数的优化搜索算法 |
| 1.3.1.3 多波长泵浦增益谱平坦FRA 的实验研究 |
| 1.3.2 新型光纤法 |
| 1.4 本论文的研究内容和创新点 |
| 第二章 多波长泵浦FRA 数学模型及其数值求解方法 |
| 2.1 Raman 耦合方程的经典电磁理论 |
| 2.2 Raman 耦合方程的数值求解方法 |
| 2.2.1 四阶龙格-库塔法 |
| 2.2.2 打靶法 |
| 2.2.2.1 打靶法基本原理 |
| 2.2.2.2 C-打靶法 |
| 2.2.2.3 C-δ-打靶法 |
| 2.2.2.4 S-打靶法 |
| 2.2.3 泵浦功率积分法 |
| 2.2.3.1 泵浦功率积分法原理 |
| 2.2.3.2 由泵浦功率积分求解泵浦输入功率的高效方法 |
| 2.2.4 平均功率法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 多波长泵浦增益谱平坦宽带FRA 优化设计 |
| 3.1 基本粒子群优化算法及FRA 优化设计 |
| 3.1.1 基本粒子群优化算法 |
| 3.1.2 基本PSO 结合龙格-库塔法优化FRA 设计 |
| 3.1.3 基本PSO 结合C-打靶法优化FRA 设计 |
| 3.2 改进的PSO 算法及FRA 优化设计 |
| 3.2.1 改进的PSO 算法 |
| 3.2.1.1 改进的PSO 算法原理 |
| 3.2.1.2 改进的PSO 算法测试 |
| 3.2.2 MPSO 算法结合C-δ-打靶法优化FRA 设计 |
| 3.2.3 MPSO 算法结合平均功率法优化FRA 设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 智能多波长泵浦增益谱平坦宽带FRA 实验研究 |
| 4.1 多波长泵浦增益谱平坦宽带FRA 传统实现方法的缺点 |
| 4.2 智能多波长泵浦增益谱平坦宽带FRA 的设计思想 |
| 4.3 智能多波长泵浦增益谱平坦宽带FRA 的实现 |
| 4.3.1 实验器材 |
| 4.3.2 实验方案 |
| 4.3.2.1 硬件方案 |
| 4.3.2.2 软件方案 |
| 4.3.3 实验过程与结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 单泵浦增益谱平坦光子晶体光纤Raman 放大器优化设计 |
| 5.1 折射率阶跃型光纤导波特性分析的标量场理论 |
| 5.1.1 标量场方程及其求解 |
| 5.1.2 标量解的特征方程及其求解 |
| 5.2 双芯光纤的电磁场特性 |
| 5.3 光子晶体光纤及包层等效折射率分析方法 |
| 5.3.1 光子晶体光纤简介 |
| 5.3.2 光子晶体光纤的包层等效折射率分析方法 |
| 5.4 新型光子晶体光纤结构及其Raman 增益属性优化 |
| 5.4.1 新型光子晶体光纤结构 |
| 5.4.2 新型光子晶体光纤Raman 增益属性优化 |
| 5.5 单泵浦增益谱平坦新型光子晶体光纤Raman 放大器优化设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文的研究工作总结 |
| 6.2 可以进一步研究的相关工作 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻博期间取得的研究成果 |
四、用打靶法求解双向泵浦的拉曼放大器传输方程（论文参考文献）
- [1]光纤时频同步系统的中继放大研究[D]. 穆宽林. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]基于粒子群优化算法的双向多泵浦光纤拉曼放大器增益研究[J]. 巩稼民,王杰,张晨,马豆豆,刘爱萍,杨红蕊,郝倩文,张丽红. 激光与红外, 2020(09)
- [3]相干光通信中光纤非线性效应的理论模型及补偿算法的研究[D]. 郑强. 华中科技大学, 2020(01)
- [4]反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究[D]. 金诗文. 电子科技大学, 2020(07)
- [5]三阶拉曼光纤放大器的研究与应用[D]. 孙淑娟. 武汉邮电科学研究院, 2019(06)
- [6]远程大规模光纤水听器系统光纤拉曼放大技术研究[D]. 孙世林. 国防科技大学, 2018(01)
- [7]基于FRA的光纤水听器远程无中继传输系统的性能研究[D]. 陈柯杉. 国防科技大学, 2018(01)
- [8]二阶分布式拉曼放大器特性的研究[D]. 黄金飞. 武汉邮电科学研究院, 2017(06)
- [9]多泵浦宽带光纤Raman放大器的分析与设计[D]. 安新星. 北京交通大学, 2012(10)
- [10]光纤Raman放大器增益谱平坦化研究[D]. 姜海明. 电子科技大学, 2011(03)