拉曼光纤放大器（RFA）具有宽的放大谱宽，中心波长随意和低的噪声指数，因此在大容量DWDM光传输系统和网络中起着重要作用[1，2]。RFA基于光纤中的受激拉曼散射（SRS），具有明显的阈值特点。采用模拟退火，实现在RFA中前向和反向多泵浦组合的一种新的可实用的优化设置方案。作为举例，用10个固态激光泵浦的64通道DWDM系统的RFA设置。在感兴趣的放大谱宽内增益不平度小于2.6dB。对于实际的信号通道数和增益曲线，该宾法可自动地产生设置。
拉曼光纤放大器（RFA）是现代大容量DWDM（密集波分复用）光传输系统中的关键组件，因为它提供了宽的放大谱宽、灵活的中心波长选择以及低噪声性能。RFA的工作原理基于光纤内的受激拉曼散射（SRS），这是一个有阈值效应的过程。随着固态激光泵浦技术的进步，尽管单个泵浦功率可以达到数百毫瓦，但在实际应用中，仍需多个泵浦激光器通过偏振复用来提供足够的光功率，以实现DWDM信号的高增益放大并保持增益平坦。
在RFA中，多泵浦配置的优化是至关重要的，因为它涉及到多个因素，如泵浦功率分配、波长选择以及泵浦和信号之间的相互作用。由于SRS过程的复杂性，传统的解析方法难以准确描述多泵浦系统的优化。为了解决这个问题，模拟退火（SA）算法被引入。SA是一种全局优化方法，尤其适用于解决具有多个局部最优解的问题，它通过模拟物质冷却过程来逐步逼近全局最优解。
在前向和反向多泵浦RFA的理论模型中，一组耦合方程描述了泵浦和信号光之间的相互作用。这些方程考虑了前向泵浦（泵浦在起点）和反向泵浦（泵浦在光纤末端）的情况，并涵盖了各种类型的串扰，包括泵浦排空和泵浦互作用等现象。优化过程涉及到在保证信号增益和系统性能的同时，合理配置泵浦的功率和波长。
在具体实施过程中，通过SA算法，每个泵浦的波长和功率会在一定的概率分布下进行随机调整，类似于物质冷却过程中的原子位移。如果新的配置能导致能量（这里可以理解为增益性能）的降低，那么这个配置就可能被接受，即使这个变化是微小的。通过逐步降低“温度”（方差），算法会收敛到一个满意的解决方案，即最优的泵浦配置。
以一个64通道DWDM系统的示例为例，使用5个连续工作的泵浦，每个泵浦功率为250mW，通过优化配置，可以实现增益不平度小于2.6dB的性能。这个过程不仅考虑了信号增益，还考虑了光纤长度、拉曼增益系数、光纤损耗等因素。
多泵浦功率多波长优化配置对于提高拉曼光纤放大器的性能至关重要，尤其是在大容量光通信网络中。利用模拟退火算法进行优化，能够自动产生适应不同实际需求的泵浦设置，从而实现最佳的信号放大效果和系统的稳定性。
2025-09-09 15:51:42
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基于稳态条件下描述光纤中受激拉曼散射效应的光功率耦合方程组, 提出一种新的多波长级联拉曼光纤激光器的设计算法。结合遗传算法和打靶法的优点, 采取对每一代种群中少数优良个体进行几次打靶, 使得种群中目标函数最优化值附近的个体加速收敛。以500 m掺磷光纤为增益介质、光纤布拉格光栅构成谐振腔的三波长(1427 nm, 1455 nm, 1480 nm)级联拉曼光纤激光器为例, 采用该算法计算了其输出特性。结果表明,总输出功率与抽运功率近似成线性关系, 斜率效率约51%; 由于谐振腔中三个输出波长相互之间的受激拉曼散射作用产生的能量转移, 使得输出的长波长斯托克斯光斜率效率大于短波长斯托克斯光斜率效率。
2022-05-29 19:02:28
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由稳态条件下描述光纤中受激拉曼散射(SRS)效应的光功率耦合方程出发,采用解析方法对多阶级联拉曼光纤激光器(CRFLs)进行了理论分析。根据拉曼光纤激光器级联阶数的奇偶性分别推导出了多阶级联拉曼光纤激光器的输出功率、光-光转换效率最大时的拉曼光纤长度和输出耦合器反射率。通过忽略反射回谐振腔输入端的剩余抽运光功率,计算了5阶级联拉曼光纤激光器的输出特性和光-光转换效率随光纤长度和输出耦合器反射率的变化。利用已有的5阶级联掺锗拉曼光纤激光器输出特性实验数据与理论分析结果进行了对比。
2021-12-09 15:36:39
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提出并实验验证了一种基于取样环的雪崩光电二极管(APD)增益调节与温度校正拉曼光纤温度传感系统，通过比较取样环在测温线与基线上的信号偏差对APD 进行偏压调节，维持APD 增益基本恒定，保证系统信噪比和稳定性；并在此基础上针对环境变化等不确定因素造成的不可避免的APD 增益波动，以该取样环信号为参考信号对测温曲线进行校正解调，进一步提升系统测温精度。实验证明，较之传统的拉曼光纤温度传感系统，这种基于取样环的APD 增益调节和温度校正方案能有效消除APD 增益变化对传感系统的影响，显著提升系统在信噪比、稳定性和测温精确性等方面的性能，具有实用价值。
2021-02-05 10:08:38
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