李立[1]2009年在《基于喇曼组合放大的长距离光纤传输系统》文中认为近年来,由于具有与光纤系统完全匹配的独特优点,光纤激光器可以方便地应用于各种光纤通信和光纤传感系统,光纤激光器技术在高速率大容量波分复用光纤通信系统、高精度光纤传感技术和大功率激光等方面呈现出广阔的应用前景和巨大的技术优势,受到了来自电子信息、工业加工和国防科技等领域的高度关注。本文研究了基于喇曼组合放大的带光纤光栅光纤喇曼激光器长距离传输系统,从理论和实验两方面分析了此系统在光纤通信中的应用。具体完成的工作如下。首先,总结了光纤中的非线性效应对光纤通信的影响及其在光纤通信中的应用,研究了光纤中受激布里渊散射的阈值特性,并进行了两种G.652B和一种G.652D单模光纤的受激布里渊散射的阈值的测量实验,从理论上分析了光纤SBS阈值估算公式,理论估算值与实验测量值吻合很好。然后,从喇曼散射的原理出发,对喇曼放大的原理及其应用进行了分析,提出了基于喇曼组合放大的带光纤光栅喇曼激光器光纤长距离传输系统,即利用两级泵浦光产生的喇曼效应,对信号光进行喇曼组合放大,也就是在光纤光栅对形成的谐振腔产生的激射光对信号光进行喇曼放大的基础上,利用抽运泵浦光再对信号光进行喇曼放大,比仅依靠激射光的喇曼放大可以获得更高的喇曼增益以实现长距离的带增益钳制的光纤传输,建立了此系统的理论模型,并采用开关增益法进行了光纤喇曼增益系数的测量实验。最后,分析了喇曼放大器的性能参数,实验搭建了基于喇曼组合放大的长距离光纤传输系统,测量了该系统的开关增益、自发辐射噪声、噪声指数和在光纤长度上的光功率分布等,实现了国际上已报道的此类系统的最长准无损光纤传输距离(125km)。对系统的增益、自发辐射噪声及光功率分布实验结果与理论模拟进行了对比,并通过系统的理论模型分析了泵浦方式、光纤长度对系统的增益钳制效果、噪声性能和非线性损伤的影响。结果表明该系统作为一个长距离光纤传输系统,其增益钳制效果对克服密集波分复用系统中信号的失真和通道串扰的影响有着很好的应用前景。
孔庆花[2]2003年在《基于受激喇曼散射的喇曼放大器噪声特性研究》文中提出本论文主要讨论了光纤非线性效应当中的一种——受激喇曼散射，以及基于受激喇曼散射的应用——喇曼放大器的噪声特性。在前人讨论的基础上，本论文着重在以下的工作上有所进展： 综述了喇曼放大器的构成、对各部件的要求、工作原理，喇曼放大器的特性以及喇曼放大器的应用。在此基础上，分析了喇曼放大器前向泵浦和后向泵浦的区别；得出最佳泵浦值点；进而进一步阐述喇曼放大器的局限性。 受激喇曼散射是光纤本身的一种光学非线性效应。根据受激喇曼散射的原理，利用麦克斯韦方程组，推导出了在喇曼放大器中信号光和泵浦光的耦合方程——包括光强耦合方程和光功率耦合方程。在此模型的基础上，进而分析喇曼放大器的各项参数对系统误码率的影响。在误码率的基础上，得出分析系统功率代价的数学模型。据此数学模型，得出这样的结论：系统的入射功率、系统中的复用信道数的增加都会使信道间的非线性作用加强，导致系统的功率代价上升；喇曼放大器的级数的增多也会使系统功率代价增加。 我们分析的各种数学模型都是基于小信号的情况。在实际的工程应用当中，趋向于大信号的情况。本文通过信号传输的数学模型，分别分析了在大小信号时系统的输出信号情况以及非线性对大、小信号的不同影响。 最后，讨论了多信道情况下系统中的串话系数。串话系数也是衡量信道间非线性作用大小的参数。分析了各种参数对串话系数的影响。据此串话系数，分析得出了模拟系统和数字系统个参数的极限值。 在喇曼放大器中，存在很多噪声。在本论文中，讨论了两种噪声：自发辐射噪声和瑞利散射噪声。大原理工大学硕士研究生毕业论文 自发辐射噪声是放大器噪声中一种比较重要的噪声。通过对数学模型的讨论，可知ASE跟放大器的增益有线性关系。 噪声指数是衡量放大器对光通信系统影响的一个重要参数。在小信号单泵浦光情况下，通过对比有瑞利散射和无瑞利散射时放大器的噪声指数，可知在无瑞利散射的情况下，放大器的噪声指数随放大器增益是逐渐下降的。也就是说，放大器的使用使系统的光信噪比提高，系统性能优化。而瑞利散射使噪声指数随放大器增益增大，使放大器性能变坏。而且，得出了一个最佳泵浦点。即瑞利散射开始对放大器起破坏作用的点。此值在工程应用中具有及其重要的意义。另外，还分析了双向泵浦和多泵浦时的噪声指数，及各参数对噪声指数的影响。在实际的工程应用中，使用EDFA+FRA的模型，通过对比此模型和EDFA，得出了这两种模型在光信噪比方面的改进。可见，使用EDFA+FRA的模型比EDFA模型能改进系统的性能。
方娟妮[3]2002年在《光纤非线性效应的研究——受激喇曼散射效应的探讨》文中进行了进一步梳理本文主要研究了光纤中的一种非线性效应—受激喇曼散射对数字波分复用传输系统性能的影响，以及利用它所开发的光纤喇曼放大器的增益和噪声特性。文中首先在光波理论的基础上导出了光波的非线性传输方程，并对此进行推广，得出了综合考虑各种非线性效应的光波非线性传输方程。接着利用此传输方程来详细讨论受激喇曼散射(SRS)对数字波分复用系统性能的影响。根据数字通信系统几率的特性和微扰理论，建立了受激喇曼散射对通信系统误码率影响的理论模型，并通过数值模拟讨论了受激喇曼散射对系统误码率、最大输入功率和信道数等的限制，获得了一些对实际光通信系统设计有参考价值的结论。为了促进下一代超高速DWDM密集波分复用技术的发展，本文还研究了光纤喇曼放大器的增益特性，根据光波非线性传输方程建立光纤喇曼放大器增益模型，通过数值模拟分析了泵浦波功率、信号输入光功率、以及光纤有效面积和损耗对光纤喇曼放大器增益的影响，得出了一些对光纤喇曼放大器的设计有一定的指导意义的结论。最后结合喇曼放大器宽带宽的特性讨论了在多信道系统中光纤喇曼放大器的串扰问题，研究了在多信道系统情况下，系统中的信扰比与信号输入光功率、信道数以及放大器增益之间的关系，并提出了减小此串扰的方法。
侯培国[4]2003年在《分布式光纤温度传感系统的理论与实验研究》文中进行了进一步梳理分布式光纤传感技术于20世纪70年代末被提出。近几十年来，研究了不同机理的分布式温度测量系统，并在多个领域得以逐步应用。目前这项技术已成为光纤传感器技术中最具前途的技术之一。分布式光纤温度测量系统能在整条光纤的长度上，以距离的连续函数形式传感出被测温度随光纤长度方向的变化。分布式光纤温度传感器中的光纤既是传输介质又是传感介质，它还具有抗电磁干扰、防燃、尺寸小、对被测温度场的影响小等其它传感器无法比拟的优点。分布式光纤温度传感器所探测到的含有温度信息的喇曼后向散射光十分微弱，甚至完全淹没在噪声中。对反斯托克斯和斯托克斯后向散射光的消除噪声的水平直接关系到整个系统的测温精度，因此必须采用微弱信号检测技术。本文对分布式光纤温度传感器进行了较全面的理论分析与实验研究，主要工作如下：（1）对光纤自发喇曼散射进行定量分析，研究自发喇曼散射与光纤所处环境温度的关系，进一步确定实际应用中反斯托克斯光与温度的关系；通过分析从自发喇曼散射到受激喇曼散射的转化过程，确定维持自发喇曼散射的条件，对分布式光纤温度传感系统的设计具有重要的指导性意义。（2）从系统信噪比、温度灵敏度和工作稳定性等几个方面综合考虑系统工作的中心波长。从喇曼散射信号光功率﹑热噪声﹑暗电流和环境温度等多种因素出发，求出了最佳雪崩增益的表达式，为分析APD的工作状态提供了依据。（3）采用迭加平均和小波变换联合实现散射信号的消噪处理，提高了分布式光纤温度传感系统的响应速度。（4）设计一种高精度恒温控制系统，将系统的关键部件和定标光纤置于同一个恒温槽中，提高系统工作的稳定性和可靠性。（5）设计了一种性能优越的激光脉冲驱动电路，对激光脉冲的形状、宽度进行有效的控制，为提高分布式光纤温度传感系统的性能提供了保障。（6）针对分布式光纤温度传感系统信号的特点，对系统的各部分PCB的设计进行分析和研究。（7）采用神经网络对分布式光纤温度信号进行处理，提高分布式光纤温度传感系统的空间分辨率和温度分辨率。对网络的结构进行了设计，并提出了一种改进的神经网络学习算法，加快了神经网络学习时的收敛速度。
蓝新伟[5]2007年在《光脉冲在光纤喇曼放大器中传输特性的研究》文中指出作为下一代光放大器的理想选择,研究光纤喇曼放大器有重大意义。当前,对宽带连续信号的光纤喇曼放大器的研究已经比较成熟,脉冲型信号的光纤喇曼放大器研究也正在进行中。本论文正是基于此,做了关于光纤喇曼放大器的相关研究,研究较为系统,重点放在了脉冲信号光纤喇曼放大器的研究,也着重做了与此相关的一些实验。论文的主要内容如下:1.回顾光通信和光纤放大器的发展和现状,着重讨论了光纤喇曼放大器的发展和趋势;2.研究光纤喇曼放大器的基本原理、性能指标、分类结构、连续信号和脉冲信号在光纤喇曼放大器中的理论模型,并且针对喇曼阈值进行了讨论;3.对连续信号光纤喇曼放大器进行了仿真计算研究,提出了求解常微分方程组两点边值问题的方法,探讨光纤喇曼放大器各个参量的影响,并结合起来对光子晶体光纤做增益介质的可行性进行了研究,采用了单信道和多信道模型;4.针对脉冲光在光纤中传输的模型对光纤中脉冲展宽,非线性效应及其互作用进行了仿真研究,同时,将这些脉冲现象引入光纤喇曼放大器进行研究,模拟了DCF喇曼放大器的色散补偿和放大特性,并针对啁啾脉冲在喇曼放大器中的现象进行了初步猜测讨论。5.进行了有效喇曼增益系数测量的实验,并且针对光纤喇曼放大器中会出现的脉冲展宽,自相位调制,受激布里渊散射进行了实验研究,最后验证了DCF喇曼放大器的色散补偿和放大作用。
高阳[6]2005年在《光导纤维中SRS谱温度特性的研究》文中进行了进一步梳理本文对喇曼散射进行了理论分析，研究了stokes光产生的机理。对石英系圆芯光纤在低温下(80K-190K)的受激喇曼散射进行了初步的实验研究，设计了实验装置，给出了实验原理，在不同温度下对单模圆芯石英光纤的喇曼散射进行了测量，得到了在低温条件下喇曼散射的一系列光谱图，得出了喇曼谱线的频移、半宽随温度变化而变化的曲线。 在本文中，还针对低温环境下温度变化对Stokes线的影响作了一系列测试，与常温下喇曼散射谱进行比较，并得到温度影响各级喇曼散射谱的规律。比较了双峰结构在低温环境及常温环境下的特点，并做出了初步的理论分析。
陈凯[7]2005年在《受激喇曼散射及其在光纤通信中的应用研究》文中研究表明近年由于新业务的不断出现,通信业务量的显着增长、科技的快速进步,促进了通信网络的快速发展。发展最为显着的全光通信网、无线网、数据分组网虽然其在传输原理、承担业务、传输数据量上各不一样,但都离不开光纤骨干网。光通信技术研究主要集中在光波复用和全光网络,而光放大技术、光交换器件、新型激光器等新技术为其快速发展提供了基础。但要使光纤传输系统的的速率不断提高,光纤传输器件的结构更加合理,功能更加完善和强大,就必须注意光纤传输系统中的几个主要因素:光纤损耗、光纤色散、光纤非线性效应。基于光纤非线性效应的受激喇曼散射在光通信系统中发挥着重要的作用,合理利用能够制作出满意的光器件,不注意对它控制又会对光通信系统产生不利影响。本文将主要探讨受激喇曼散射对光通信系统的影响。第一章绪论中首先引出了受激喇曼散射效应,然后介绍了受激喇曼散射在光纤通信中的应用:光纤喇曼激光器、光纤喇曼放大器、波长转换器。接着介绍了受激喇曼散射效应导致的系统串扰。最后介绍了光子自动化设计软件PTDS。第二章对受激喇曼散射原理进行了详细分析,仔细讨论了两个重要指标:喇曼增益谱和喇曼阈值,并得到了相关公式。第叁章对喇曼放大器进行研究。建立了喇曼放大器的功率和模场理论模型,探讨了其主要特性,包括增益、带宽、噪声以及大功率泵浦特性。最后对光纤喇曼放大器在S 波段的应用进行了研究,得出一些结果。第四章内容主要集中在WDM 系统中的喇曼串扰。首先对WDM系统中每个信道的功率理论模型进行了探讨,得到了WDM 系统中描述喇曼串扰的公式,并使用最大受激喇曼散射串扰(MRC)和平均最大受激喇曼散射串扰(AMRC)对其进行量化,然后通过PTDS 仿真软件搭建实验平台,对WDM 系统中信道频率、入纤功率、光纤长度,光纤有效模场面积、光纤非线性系数、信道数、信道比特率,
周正仙[8]2009年在《分布式光纤温度传感器的设计和优化》文中指出分布式光纤传感技术于20世纪70年代末被提出。近几十年来,研究了不同机理的分布式温度测量系统,并在多个领域得以逐步应用。目前这项技术已成为光纤传感器技术中最具前途的技术之一。分布式光纤温度测量系统能在整条光纤的长度上,以距离的连续函数形式传感出被测温度随光纤长度方向的变化。分布式光纤温度传感器中的光纤既是传输介质又是传感介质,它还具有抗电磁干扰、防燃、尺寸小、对被测温度场的影响小等其它传感器无法比拟的优点。分布式光纤温度传感器所探测到的含有温度信息的喇曼后向散射光十分微弱,甚至完全淹没在噪声中。对反斯托克斯和斯托克斯后向散射光的消除噪声的水平直接关系到整个系统的测温精度,因此必须采用微弱信号检测技术。本文对分布式光纤温度传感器进行了较全面的理论分析与实验研究,主要工作如下:(1)对光纤喇曼散射进行分析,研究喇曼散射与光纤所处环境温度的关系,进一步确定实际应用中反斯托克斯光与温度的关系,对分布式光纤温度传感系统的设计具有重要的指导性意义。(2)从系统信噪比、温度灵敏度和工作稳定性等几个方面综合考虑系统工作的中心波长。(3)设计了一种性能优越的激光脉冲驱动电路,对激光脉冲的形状、宽度进行有效的控制,为提高分布式光纤温度传感系统的性能提供了保障。(4)针对分布式光纤温度传感系统信号的特点,对系统的各部分的设计进行分析和研究。(5)研究了系统的空间分辨率,得出提高空间分辨率的方法。(6)研究了系统的温度分辨率,得出提高温度分辨率的方法。(7)研究了系统的稳定性,得出提高系统稳定性的方法。
俞晓婧[9]2010年在《光纤微珐—珀与布拉格光栅加速度传感器的研究》文中研究说明自光纤传感器问世以来,由于其具有高可靠性、抗腐蚀、不受电磁干扰、复用能力强、传输损耗低、传输距离长等传统电传感器无法比拟的优点而备受科研人员的关注,成为近几十年发展最快的光纤无源器件。而在众多的光纤传感器中,应用于测量加速度的传感器在满足国家重大需求方面具有广阔的应用前景,如地震监测、重要设施安全监测、电力工业和石油勘探领域等。本文主要研究了两种重要的加速度传感器:一种是基于封闭型微光纤法-珀加速度传感器,另一种是基于喇曼放大的长距离FBG加速度传感器系统。前者满足了人们对于光纤法-珀传感器器件微型化、轻量化,耐高温能力、在易燃易爆等恶劣环境下工作等方面迫切的要求,而后者则在长距离和复用方面展示了极大的优势。具体完成的工作如下:I.对加速度传感器的测量原理和主要分类作了简要介绍,分析了目前一些典型的光纤加速度传感器的工作原理及各自的优缺点,提出了本文的主要研究内容﹑研究目标以及主要创新点,分析了光纤F-P传感器和光纤FBG传感器的传感原理,并简要介绍了两种传感器的信号解调方法。II.利用有限元分析法(ANSYS)仿真了特定参数的悬臂梁,对其进行了动力学模式分析及静力学应力分析,计算了该悬臂梁的固有频率,1g加速度作用下应变特性以及横向串扰,并计算了100g加速度作用下的悬臂梁的主应力和Von Mises应力分布。III.概述了157nm准分子激光微加工技术和基于该技术制作封闭型微光纤法珀传感器的工艺和流程。研究了该封闭型微光纤法-珀传感器在常温下的加速度应变特性。研究发现,这种新结构的光纤法-珀加速度传感器具有很好的分辨率,FFT信噪比为30dB,分辨率为1.13mg/Hz1/2。通过MUSIC算法处理信号,信噪比可提高到75dB,分辨率达到3.56 x 10-2μg/Hz1/2。而其对温度不灵敏的特性有助于其应用于高速公路、桥梁、大坝等大型建筑结构的健康监测中。Ⅳ.提出了一种基于喇曼放大的光纤光栅(FBG)环形激光器光纤长距离加速度传感系统,从喇曼散射的原理出发,阐述了该环形激光器的原理,并对该系统的性能进行了实验研究,同时也采用了MUSIC算法提高了系统信噪比。
刘组学, 冯鸣, 郭清华, 乔丽, 吕可诚[10]2010年在《硅基喇曼放大器的研究进展》文中研究表明低成本的硅基光器件研究具有重要的意义,在硅中受激喇曼散射是实现光放大的有效方法。本文总结了硅波导中实现净增益和硅基喇曼放大器的发展过程和最新的研究进展,展现了硅基喇曼放大器以及硅基光子器件发展的光明前景。
参考文献：
[1]. 基于喇曼组合放大的长距离光纤传输系统[D]. 李立. 电子科技大学. 2009
[2]. 基于受激喇曼散射的喇曼放大器噪声特性研究[D]. 孔庆花. 太原理工大学. 2003
[3]. 光纤非线性效应的研究——受激喇曼散射效应的探讨[D]. 方娟妮. 太原理工大学. 2002
[4]. 分布式光纤温度传感系统的理论与实验研究[D]. 侯培国. 燕山大学. 2003
[5]. 光脉冲在光纤喇曼放大器中传输特性的研究[D]. 蓝新伟. 天津大学. 2007
[6]. 光导纤维中SRS谱温度特性的研究[D]. 高阳. 长春理工大学. 2005
[7]. 受激喇曼散射及其在光纤通信中的应用研究[D]. 陈凯. 电子科技大学. 2005
[8]. 分布式光纤温度传感器的设计和优化[D]. 周正仙. 上海交通大学. 2009
[9]. 光纤微珐—珀与布拉格光栅加速度传感器的研究[D]. 俞晓婧. 电子科技大学. 2010
[10]. 硅基喇曼放大器的研究进展[J]. 刘组学, 冯鸣, 郭清华, 乔丽, 吕可诚. 光通信技术. 2010
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