一、Semi-Empirical, Multi-Wavelength Raman Gain Engineering Algorithm with Pump Interaction Compensation Technique（论文文献综述）
冯其光[1]（2020）在《光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用》文中研究说明光纤中的随机分布式散射效应,包括瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射是影响光纤传输系统性能的重要因素,在光放大、光纤链路和系统性能监测等方面具有重要的应用。在光纤随机散射效应的应用场景中,一般采用传输的光作为光放大、光链路监控、光传感的媒介,光纤随机散射的时间随机性和空间随机性都会对相关光传输系统性能产生显着影响。特别是对于长距离光传输系统,光纤中某些地方的总光功率往往很高,很容易在光纤非线性效应的影响下产生瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射之间的相互作用,进而在系统中引发新的光学现象。现有光纤随机散射的理论模型在应对随机散射在光纤传输中的新应用时面临着一些问题。一方面,现有理论模型对散射的随机性的建模是不够充分的,一般只考虑了散射光强度和相位随时间变化的随机性,但没有充分考虑散射源在空间分布上的随机性。另一方面,现有光纤随机散射模型中,每一种光纤散射效应是单独处理的,忽略了多种光纤散射效应之间的相互作用。由于在对光纤散射空间随机性和不同散射之间的相互作用建模方面的欠缺,现有理论模型在新兴的光纤传输系统应用中无法对系统进行足够准确的建模和有效的性能分析,从而限制了光纤随机散射应用的发展。本文从常见光传输系统中光纤随机散射效应引起的问题出发,通过实验测试和理论建模,对光纤中各种随机散射效应进行了较为系统和全面地研究。通过深入研究光纤随机散射的时间随机性、空间随机性及其相互作用,本文改进了现有的光纤随机散射理论分析模型,能够更加全面精确地分析光纤中的随机散射效应。论文的主要工作包括:（1）在短距离低成本光纤通信系统方面,考虑到后向散射源点空间分布的随机性,本文建立了单纤双向系统中后向散射噪声与信号光相互作用的理论模型,理论分析和实验测量了后向散射噪声的频域和时域特征,然后将模型用于分析和解决具有无色无光光网络单元的低成本单纤双向无源光网络（PON,Passive Optical Network）中后向瑞利散射噪声抑制的问题,提出了一种具有瑞利散射噪声抑制功能的PON架构,并进行了实验验证分析。（2）在光纤链路监控和光纤传感方面,本文基于香农极限理论分析了光时域反射仪（OTDR,Optical Time-Domain Reflectometry）的动态范围和空间分辨率之间的限制关系。基于香农极限理论对OTDR的性能分析和瑞利散射的随机特性,本文提出了一种采用线性调频信号、分数阶傅里叶变换算法和电域频分复用技术的大动态范围OTDR,并进行了实验验证;针对高入纤光功率时布里渊散射和瑞利散射光功率变化的相关性,本文改进了瑞利散射与布里渊散射的功率耦合模型,引入了布里渊散射和瑞利散射的相互作用,获得了更准确的散射功率计算结果。该模型可用于普通OTDR、相位敏感型OTDR和布里渊OTDR的性能分析和探测脉冲设计。（3）在基于分布式拉曼放大的长距离光纤通信系统方面,考虑到分布式拉曼放大系统中受激拉曼散射、自发拉曼散射和瑞利散射的相互作用与随机性,本文提出了分布式光纤拉曼放大器的噪声功率谱模型和信号光场传输模型。其中噪声功率谱模型可用于对接收端信号的光信噪比进行比较准确地计算,初步评估拉曼放大光纤通信系统的性能;而信号光场传输模型能够对拉曼放大系统中的光纤损耗、增益、色散、非线性效应和信号与噪声的相互作用等进行综合准确地分析,能够实现对拉曼放大光纤通信系统性能的更加准确地评估。
郑强[2]（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》文中进行了进一步梳理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。
刘阳[3]（2020）在《端面共轴泵浦双波长激光器及其频率变换技术研究》文中进行了进一步梳理双波长激光在精密测量、差分光谱、生物医学以及频率变换等领域中发挥着重要的作用。除了将两台独立的激光器进行合束外,双波长激光的产生主要利用激光增益介质的不同增益谱线或光学参量振荡器来实现,但普遍存在结构复杂、功率不稳定、两个波长的功率比例及脉冲间隔不可调等缺点。为解决上述问题,本文提出了一种新型的基于端面共轴泵浦两个激光增益介质的双波长固体激光器方案,并开展相关的理论和实验研究,在1.06μm附近双波长基频光的基础上通过倍频、和频、光参量振荡、受激拉曼散射与差频等非线性光学频率变换技术实现了稳定的不同波段的功率比例和脉冲间隔可调的双波长激光及太赫兹波输出,主要内容及创新点归纳如下:1.理论推导了端面共轴泵浦机制的热传导方程和热透镜公式,分析了不同泵浦光半径和束腰位置对晶体温度分布和热透镜焦距的影响。建立了端面共轴泵浦双波长激光器及其内腔倍频、光参量振荡和拉曼激光器的速率方程,分析了泵浦光束腰位置的变化对双波长激光输出功率比例和脉冲间隔的影响。2.基于端面共轴泵浦结构,利用Nd:YAG/Nd:YLF晶体组合,获得了不同的1μm波段双波长激光;通过Nd:YAG/Nd:YAP晶体组合和优化谐振腔,实现了15.5W且功率近似相等的1064nm和1079nm双波长输出,光光转换效率为38.8%。利用Nd:YVO4/Nd:Gd VO4晶体组合,并采用KTP和LBO进行内腔倍频实验,连续与脉冲运转的532.2nm/531.9nm/531.6nm多波长绿光最高功率分别为4.4W和3.77W,光光转换效率为21.8%和22.4%。3.基于端面共轴泵浦结构,搭建了主动调Q Nd:YAG/Nd:YLF/KTA内腔光参量振荡器和Nd:YAG/Nd:YAP/YVO4内腔拉曼激光器,分别实现了724m W的1.5-1.55μm波段双波长信号光和1.79W的1.17-1.2μm波段双波长拉曼光输出,相应的光光转换效率为7.24%和11.3%,同步的脉宽为6ns和4ns。通过改变泵浦光的束腰位置,可有效实现50%～200%的双波长功率调节比例以及±60ns调节范围的脉冲间隔。4.基于主动调Q a-cut Nd:YLF/c-cut Nd:YLF激光器,搭建了差频太赫兹辐射源。利用端面共轴泵浦激光器,获得了功率2.92 W且正交偏振的1047nm/1053nm双波长输出。以GaSe作为差频晶体,实现了1.64THz的太赫兹波输出,最大平均输出功率为0.93μW,能量转换效率3.3×10-7,光子转换效率1.15×10-4。
郭建茹[4]（2020）在《多波长布里渊随机光纤激光器的研究》文中指出近年来,由于随机光纤激光器（RFL）在光传感和光通信系统中的应用潜力,引起了人们广泛的关注。早期随机光纤激光器的研究重点主要是基于普通单模光纤的拉曼随机激光器,这种随机激光器的激光阈值一般在瓦量级。而基于布里渊散射的随机激光器,其增益系数远远高于拉曼散射,可以将阈值降低至几十毫瓦。因此,本文提出了一种通过受激布里渊散射提供放大机制,长光纤中的后向瑞利散射提供随机分布反馈机制的双端泵浦随机光纤激光器模型,并设计了基于该模型的多波长布里渊随机光纤激光器（MW-BRFL）,主要研究内容分为以下三个部分:1、提出了一种双端泵浦布里渊随机激光器模型,建立并数值求解了关于该激光器的功率耦合方程式。通过改变泵浦功率,仿真了不同耦合系数与光纤长度时的泵浦光和斯托克斯光的输出功率分布以及相应的阈值等激光输出特性。根据仿真结果,得到了不同光纤长度及耦合系数下光纤两端的泵浦光功率均呈指数衰减,斯托克斯光功率均呈指数增加,耦合系数越大,在光纤两端产生的斯托克斯光功率就越高,并且光纤有效作用长度就越大,多波长激光输出的阈值就越低。2、设计了一种基于以上模型的MW-BRFL,该MW-BRFL采用双端泵浦结构,普通单模光纤作为增益介质,由单模光纤中的布里渊增益机制与随机分布的瑞利散射反馈相互结合而实现。在光纤长度为10 km,泵浦功率为54.07 mW,耦合系数为0.1、0.5、0.9时分别得到了1、5、3阶斯托克斯光输出;在光纤长度为20 km,泵浦功率为54.07 mW,耦合系数为0.1、0.5、0.9时分别得到了1、5、8阶斯托克斯光输出,且耦合系数为0.9时得到了7阶反斯托克斯光输出。无论光纤长短,在耦合系数为0.5时均能得到稳定的5阶斯托克斯光输出,各阶之间的波长间隔约为0.088 nm,最佳峰值功率差异为0.569 dB,光信噪比大于44 dB,且产生的斯托克斯光具有窄至986.13 Hz的线宽。此外,该MW-BRFL还具有较高的输出功率稳定性,在1小时内波峰最大差值仅为1.72 dB。3、基于双端泵浦结构,提出了一种增强型分布式反馈MW-BRFL。该MWBRFL利用另外一段单模光纤进行分布式反馈,从而使产生的Stokes光通过瑞利散射反馈增强。在这种情况下,Stokes光输出功率得到了有效补偿,可实现更高阶的Stokes光输出。
金诗文[5]（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。
张振振[6]（2019）在《增益均衡的少模光纤掺铒及拉曼放大器的研究》文中进行了进一步梳理由于单模光纤通信系统容量正逐渐逼近非线性香农极限,基于少模光纤的模分复用技术在最近几年得到深入的研究和发展。少模光放大器是模分复用技术落地的关键环节。本论文以少模掺铒光纤放大器、少模光纤拉曼放大器的理论模型为基础,研制增益均衡的少模光纤放大器。本论文的工作主要包含以下几个方面:1.为简化泵浦结构复杂性,消除简并泵浦模式角度依赖,通过设计两层铒离子掺杂结构的光纤,采用基模纤芯泵浦的方法,实现了C波段少模掺铒光纤放大器6空间模式的增益均衡。1550 nm波长上平均模式增益15 d B,模间增益差小于2.5 d B。在1540～1565 nm波长范围内,各模式波长增益起伏小于3.5 d B。2.为实现更多模式数目的增益均衡,设计了带有折射率沟槽结构的双包层掺铒光纤,通过包层泵浦,研制了21空间模式增益均衡的掺铒光纤放大器。由于掺铒光纤能够将个信号模式的能量紧密束缚于纤芯,21个空间模式的模间增益差得到减小。C波段21空间模式平均增益15 d B以上,模式增益差在3 d B左右。1535～1560 nm波长范围内,各模式波长增益起伏约4 d B。3.从自发拉曼散射出发,实验分析普通少模光纤、熊猫眼保偏光纤和椭圆型保模光纤中,不同泵浦模式下自发拉曼散射的偏振和空间模式的依赖情况。指出高阶简并模式的矢量模式耦合是影响自发拉曼散射偏振和空间模式依赖的主要原因。并在泵浦光偏振和空间模式充分耦合的情况下,利用少模光纤中的自发拉曼散射测量不同模式交叠的相对比值。4.为实现模分和波分复用传输系统中的模式增益均衡和波长增益平坦,实验演示多波长（1440 nm、1455 nm和1480 nm）多模式泵浦的少模光纤拉曼放大器。在1530～1590 nm之间60 nm波长范围内,各模式开关增益约为10 d B,模间增益差约为0.5 d B,增益平坦度小于3 d B。数值分析二阶少模拉曼泵浦中各信号模式等效噪声系数的影响因素。利用1480 nm LP11模式泵浦光将分布式少模光纤拉曼放大与少模掺铒光纤放大相结合,首次实现模式增益均衡、波长增益平坦的远程遥泵少模光纤放大。
王鹏[7]（2019）在《光纤激光泵浦中红外光谱调控光学参量振荡器研究》文中进行了进一步梳理具有特殊频域特性的3～5μm中红外激光在很多领域都有着极其重要的应用。光学参量振荡器（optical parametric oscillator,OPO）具有体积紧凑、结构简单、调谐性好等诸多优点,是实现中红外激光输出的重要手段。目前大多数光谱调控中红外OPO的研究报道都是通过改变振荡器参数来实现的,结构复杂且灵活度较低。光纤激光器具有光束质量好、亮度高等诸多优点,最重要的是它可以实现可控光谱输出。本论文着眼于将光纤激光器的光谱调控技术与PPLN晶体非线性变频技术结合起来从而实现光谱可调控的中红外PPLN OPO,主要内容包括:一、开展了PPLN OPO光谱调控理论的相关研究。以二阶非线性光学过程的三波耦合方程组为基础,利用传输矩阵法在小信号近似条件下对参量振荡过程增益特性进行了分析讨论,对特殊点宽带相位匹配技术的基本原理进行了阐述分析。之后利用级联注入法搭建了1060&1090 nm双波长光纤激光器并泵浦PPLN OPO,实现了最大功率为6.57 W的3.1&3.4μm双波长中红外激光输出。分析发现在实验中1090 nm低功率泵浦光与内腔信号光相互作用实现了相位失配下的高效内腔差频,其差频转换效率可以比理论值提高上百倍。对该现象进行了分析研究,初步认为谐振腔内高强度信号光及光纤激光泵浦源是产生该现象的主要因素。基于该现象可以实现低功率光源的频率下转换及多波长中红外激光输出,为后续实现光谱调控的中红外PPLN OPO奠定了基础。二、开展了基于相位失配高效内腔差频的光谱调控PPLN OPO的相关研究利用级联注入法搭建了1060&1080 nm双波长光纤激光器并泵浦PPLN OPO,实现了最大功率为7.38 W的3.1&3.3&3.33μm三波长中红外激光输出。利用级联注入法搭建了1060&1065&1080 nm三波长光纤激光器并泵浦PPLN OPO,实现了最大功率为8.7 W的3.13&3.17&3.31&3.34μm四波长中红外激光输出。利用级联注入可调谐双波长光纤激光器泵浦PPLN OPO实现了可调谐双波长中红外激光输出。1060 nm主激光产生了3.14μm闲频光和1.6μm信号光而1070 nm～1090 nm低功率可调谐激光与1.6μm内腔信号光发生了相位失配的高效内腔差频,产生了3227 nm～3413 nm可调谐中红外激光,双波长中红外激光输出功率超过6 W。这是首次利用双波长光纤激光泵浦实现的可调谐双波长中红外PPLN OPO。利用并联注入可调谐双波长光纤激光器泵浦PPLN OPO实现了可调谐双波长中红外激光输出。1018 nm主激光产生了3.1μm闲频光和1.5μm信号光而1065 nm～1080 nm低功率可调谐激光与1.5μm内腔信号光发生了相位失配的高效内腔差频,产生了3597～3781 nm可调谐中红外激光。实验观测到相位失配内腔差频的参量增益比理论值至少提升了27倍且其增益带宽扩展到了10 nm。三、开展了基于受激拉曼效应的光谱调控PPLN OPO的相关研究基于光纤受激拉曼效应搭建了1060&1111 nm双波长光纤激光器并泵浦PPLN OPO,结合晶体温度调谐实现了3.1&3.6μm波段可调谐双波长中红外激光输出,拉曼效应最强时双波长中红外激光总功率变化范围为4 W～6.4 W。为了获得更大波长间隔的双波长中红外激光输出,将高功率1018 nm光纤激光器与低功率可调谐光纤激光器并联合束泵浦PPLN OPO。在高功率泵浦情况下,1018 nm泵浦光产生了1495 nm信号光及1506 nm受激拉曼光。将可调谐激光波长调节至1080 nm,使其可以与1506 nm拉曼光发生相位匹配的差频过程,最终实现了3189&3819 nm大跨度双波长中红外激光输出,最大总输出功率达到8.115 W。四、开展了光纤激光泵浦宽带中红外PPLN OPO的相关研究。对课题组开展的宽带ASE光源泵浦的PPLN OPO实验结果进行了再分析,证明了该宽带光源正好位于宽带相位匹配区间内,所以实现了高效宽带频率下转换。搭建了一台中心波长为1066 nm,带宽为12 nm的ASE光纤光源,对同一台PPLN OPO进行泵浦,在50 W泵浦功率下只产生了1.3 W中红外激光,并且带宽仅为37 nm,证明了相位匹配区间宽度对宽带光源泵浦的PPLN OPO输出特性具有重要的影响。随后利用窄线宽光纤光源泵浦PPLN OPO验证了泵浦光谱功率密度也会对宽带光源泵浦的PPLN OPO输出特性产生重要影响。之后对不处于宽带相位匹配区间的宽带光源如何实现高效变频的三个解决方法逐一进行了分析并阐述了各自的局限之处。通过仿真计算推断出调控与宽带泵浦源相对应的增益谱形态可以改变中红外激光的光谱形态并且可以进一步扩展其输出带宽。在课题组完成的宽带ASE光源泵浦的PPLN OPO实验结果中出现了不同形态的宽谱中红外激光,并且在特殊增益谱下出现了超宽带中红外激光输出,其带宽达到泵浦光带宽的16倍,验证了该猜想的正确性,为下一步实现宽带光源泵浦PPLN OPO的光谱调控奠定了基础。
孙淑娟[8]（2019）在《三阶拉曼光纤放大器的研究与应用》文中研究指明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。
郭骋[9]（2019）在《少模光纤参量放大器的理论和实验研究》文中进行了进一步梳理随着单模光纤通信系统逐渐逼近其容量极限,空分复用技术因其在提高通信容量上所展现出的巨大潜力而受到越来越多的关注。少模光纤放大器是长距离空分复用系统中的关键器件,而模间增益差是衡量少模光纤放大器工作特性的重要指标。然而,研制同时实现高增益,低噪声,多模式增益均衡放大的少模光纤放大器依然是一个挑战。针对这一问题,本文从理论和实验两方面出发,研究了少模光纤参量放大器。首先根据模内四波混频的相位匹配条件,设计了一种适用于参量放大的两模光纤,实现了通信波段两模式的增益均衡放大并分析了随机耦合对参量增益的影响。在此基础上,又设计了一种椭圆纤芯的四模参量放大光纤以消除简并模式间的随机耦合。随后,实验研究了少模光纤参量放大器的增益特性,特别是其对入射光场偏振和空间模式的依赖特性。接下来,利用非线性相移和模内四波混频两种方法测量了少模光纤高阶模的等效非线性系数。最后,考虑到基于少模光纤的量子通信也在引起越来越多的关注,实验制备了通信波段不同空间模式的量子关联光子对,为进一步制备空间模式纠缠态奠定了基础。本论文的主要创新点包括:1.根据模内四波混频的相位匹配条件,设计了两种结构简单的色散位移少模光纤,分别实现了通信波段的两模式和无模式耦合的四模式增益均衡参量放大,并分析了随机耦合及偏振模色散对少模参量放大器的影响。2.实验研究了模内和模间四波混频过程的增益特性,并着重分析了它们的偏振和模式依赖特性。利用模内四波混频过程,首次演示了通信波段的少模参量放大器,LP01和LP11模信号的增益分别为21.7 d B和4.2 d B。3.提出了两种测量少模光纤中等效非线性系数的方法,分别是基于非线性相移的测量法和基于模内四波混频过程的测量法。实际测量了少模光纤高阶模的模内和模间非线性系数及其衰减系数,测量结果与理论预期相符。4.利用模间四波混频过程,实验制备了通信波段不同空间模式的关联光子对,同时分辨出光子对的频率,偏振和空间模式,并分析了拉曼噪声光子的偏振和模式特性。符合计数测量得到了28的符合计数率与随机符合计数率之比,验证了光子对的量子关联特性。
孙世林[10]（2018）在《远程大规模光纤水听器系统光纤拉曼放大技术研究》文中提出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。
二、Semi-Empirical, Multi-Wavelength Raman Gain Engineering Algorithm with Pump Interaction Compensation Technique（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、Semi-Empirical, Multi-Wavelength Raman Gain Engineering Algorithm with Pump Interaction Compensation Technique（论文提纲范文）
（1）光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 现有研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容与意义 |
| 1.5 本文组织结构 |
| 2 光纤散射的理论模型及应用 |
| 2.1 瑞利散射的原理及理论模型 |
| 2.2 光纤布里渊散射的原理及理论模型 |
| 2.3 光纤拉曼散射和拉曼放大的基本原理和模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 光纤后向散射对单纤双向光纤通信系统影响的研究 |
| 3.1 典型单纤双向系统及其问题 |
| 3.2 光纤后向散射的特性 |
| 3.3 后向散射对上行信号误码率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 单纤双向系统中后向瑞利散射噪声抑制的研究 |
| 4.1 单纤双向PON的实现及其问题 |
| 4.2 一种基于正交编码的单纤双向PON架构 |
| 4.3 基于正交编码的单纤双向PON性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于香农极限理论的OTDR性能分析与动态范围提升方法 |
| 5.1 OTDR系统架构 |
| 5.2 OTDR实现光纤损耗测试的数学模型 |
| 5.3 基于香农极限理论的OTDR性能分析 |
| 5.4 基于线性调频信号和电域频分复用的大动态范围OTDR |
| 5.5 本章小结 |
| 6 光纤布里渊散射的改进模型 |
| 6.1 布里渊散射与瑞利散射的改进功率耦合模型 |
| 6.2 改进功率耦合模型的实验验证 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 光纤拉曼放大系统噪声功率谱模型和光场传输模型的研究 |
| 7.1 基于拉曼放大的光纤通信系统 |
| 7.2 分布式光纤拉曼放大系统中随机分布式噪声的精确建模 |
| 7.3 分布式光纤拉曼传输系统的信号光场传输模型 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 论文总结 |
| 8.2 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 |
| 附录2 缩略词中英文对照表 |
（2）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 |
（3）端面共轴泵浦双波长激光器及其频率变换技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 全固态双波长激光器实现方法 |
| 1.1.1 同一增益介质的不同谱线实现双波长输出 |
| 1.1.2 两个增益介质共腔或复合腔实现双波长输出 |
| 1.1.3 光学参量振荡实现双波长输出 |
| 1.1.4 光纤激光器实现双波长输出 |
| 1.2 双波长激光器的应用 |
| 1.2.1 精密测量 |
| 1.2.2 差分光谱 |
| 1.2.3 生物医学 |
| 1.3 双波长激光的频率变换 |
| 1.4 常用的固体激光增益介质 |
| 1.5 论文的主要工作及各章研究内容 |
| 第2章 端面共轴泵浦激光器的热效应 |
| 2.1 端面共轴泵浦激光器的热效应 |
| 2.1.1 激光晶体的温度场计算 |
| 2.1.2 激光晶体的热焦距计算 |
| 2.1.3 非线性晶体的热透镜焦距计算 |
| 2.2 泵浦光半径和束腰位置对激光晶体热效应的影响 |
| 2.2.1 泵浦光半径和束腰位置对激光晶体温度场分布的影响 |
| 2.2.2 泵浦光半径和束腰位置对激光晶体热透镜焦距的影响 |
| 2.3 端面共轴泵浦结构中激光晶体热焦距的实验研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 端面共轴泵浦激光器及内腔倍频研究 |
| 3.1 端面共轴泵浦激光器及内腔倍频理论研究 |
| 3.1.1 端面共轴泵浦连续激光器的速率方程 |
| 3.1.2 端面共轴泵浦主动调Q激光器的速率方程 |
| 3.1.3 端面共轴泵浦主动调Q内腔倍频激光器的速率方程 |
| 3.1.4 速率方程的数值求解 |
| 3.2 端面共轴泵浦双波长激光器实验研究 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 端面共轴泵浦连续双波长激光器的输出特性 |
| 3.2.3 端面共轴泵浦主动调Q双波长激光器的输出特性 |
| 3.3 端面共轴泵浦Nd:YAG/Nd:YAP双波长激光器 |
| 3.3.1 端面共轴泵浦Nd:YAG/Nd:YAP激光器的设计 |
| 3.3.2 实验结果及分析 |
| 3.4 端面共轴泵浦内腔倍频激光器研究 |
| 3.4.1 倍频晶体的选择 |
| 3.4.2 实验装置 |
| 3.4.3 KTP倍频的实验结果及分析 |
| 3.4.4 LBO倍频的实验结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 端面共轴泵浦内腔OPO和拉曼激光器研究 |
| 4.1 端面共轴泵浦内腔OPO和拉曼激光器理论研究 |
| 4.1.1 端面共轴泵浦内腔OPO和拉曼激光器的速率方程 |
| 4.1.2 速率方程的数值求解 |
| 4.2 端泵主动调Q Nd:YAG/Nd:YLF/KTA OPO实验研究 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 实验结果及分析 |
| 4.3 端泵主动调Q Nd:YAG/Nd:YAP/YVO_4拉曼激光器实验研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于端面共轴泵浦双波长激光器的差频太赫兹源研究 |
| 5.1 光学差频理论 |
| 5.1.1 光学差频的基本原理 |
| 5.1.2 差频晶体的选择 |
| 5.2 主动调Q a-cut Nd:YLF/c-cut Nd:YLF双波长差频泵浦源 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 实验结果及分析 |
| 5.3 基于GaSe晶体差频产生高重频太赫兹波实验研究 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 实验结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）多波长布里渊随机光纤激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 多波长随机光纤激光器的研究进展 |
| 1.3 多波长随机光纤激光器的应用展望 |
| 1.4 本论文的主要工作及结构安排 |
| 第二章 基于受激布里渊散射的随机光纤激光器原理 |
| 2.1 激光理论基础 |
| 2.1.1 光与物质的相互作用 |
| 2.1.2 激光产生的条件 |
| 2.2 光纤中的受激布里渊散射 |
| 2.2.1 SBS物理过程 |
| 2.2.2 布里渊增益 |
| 2.2.3 布里渊阈值 |
| 2.3 随机分布反馈光纤激光器 |
| 2.3.1 基本原理 |
| 2.3.2 结构及输出特性 |
| 2.3.3 理论模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 双端泵浦布里渊随机光纤激光器的理论建模与仿真 |
| 3.1 工作原理 |
| 3.2 理论建模 |
| 3.2.1 布里渊激光器的理论建模 |
| 3.2.2 环形随机腔的理论建模 |
| 3.2.3 布里渊与环形随机腔的迭代 |
| 3.3 数值仿真及分析 |
| 3.3.1 输出功率的仿真 |
| 3.3.2 阈值的仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多波长布里渊随机光纤激光器的实现及特性研究 |
| 4.1 实验装置及原理 |
| 4.2 实验结果及分析 |
| 4.2.1 多波长输出的测量 |
| 4.2.2 阈值的测量 |
| 4.2.3 线宽的测量 |
| 4.2.4 输出功率稳定性的测量 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 分布式反馈多波长布里渊随机光纤激光器 |
| 5.1 实验装置及原理 |
| 5.2 理论建模 |
| 5.3 数值仿真及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（5）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 |
（6）增益均衡的少模光纤掺铒及拉曼放大器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光纤通信发展历程 |
| 1.1.1 光纤通信的诞生 |
| 1.1.2 单模光纤通信容量危机 |
| 1.1.3 空分复用的现状与机遇 |
| 1.2 光纤放大器研究现状 |
| 1.2.1 光放大器类型 |
| 1.2.2 模分复用光放大器研究现状 |
| 1.3 本论文的创新点和主要研究内容 |
| 第2章 少模光纤放大器理论基础 |
| 2.1 光纤空间模式理论 |
| 2.1.1 光纤空间模式 |
| 2.1.2 模式光场分布 |
| 2.1.3 模式变换及复用 |
| 2.2 少模掺铒光纤放大器模型理论 |
| 2.2.1 掺铒光纤能级跃迁理论 |
| 2.2.2 少模掺铒光纤放大器理论 |
| 2.2.3 不同模式的噪声 |
| 2.3 光纤中的拉曼效应及少模光纤拉曼放大器 |
| 2.3.1 光纤中的拉曼效应 |
| 2.3.2 少模光纤中自发拉曼散射 |
| 2.3.3 少模光纤拉曼放大器信号泵浦耦合方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 纤芯泵浦少模掺铒光纤放大器 |
| 3.1 纤芯泵浦少模掺铒光纤放大器模式增益理论分析 |
| 3.1.1 纤芯泵浦少模掺铒光纤放大器的模间增益差 |
| 3.1.2 简并模式及角度旋转 |
| 3.2 纤芯泵浦6 空间模式增益均衡少模掺铒光纤放大器实验研究 |
| 3.2.1 分层掺铒光纤设计和制备 |
| 3.2.2 实验装置 |
| 3.2.3 模式放大传输特性 |
| 3.2.4 信号模式增益噪声特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 包层泵浦少模掺铒光纤放大器 |
| 4.1 包层泵浦少模掺铒光纤放大器的模式增益理论分析 |
| 4.1.1 包层泵浦方式 |
| 4.1.2 双包层少模掺铒光纤中信号模式光场分布 |
| 4.1.3 包层泵浦少模掺铒光纤放大器的增益均衡设计 |
| 4.2 包层泵浦21 模式增益均衡少模掺铒光纤放大器实验研究 |
| 4.2.1 双包层掺铒光纤设计及制备 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.2.3 信号模式的传输放大特性 |
| 4.2.4 信号模式增益特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 少模光纤中的拉曼效应及在交叠积分比测量中的应用 |
| 5.1 少模光纤中自发拉曼散射的偏振和空间模式依赖特性 |
| 5.1.1 实验装置 |
| 5.1.2 普通少模光纤 |
| 5.1.3 熊猫眼型少模光纤 |
| 5.1.4 椭圆纤芯少模光纤 |
| 5.1.5 简并模式耦合 |
| 5.2 相对模式交叠积分之比的测量 |
| 5.2.1 理论模型 |
| 5.2.2 实验结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 增益均衡的少模光纤拉曼放大器 |
| 6.1 多波长多模式泵浦增益均衡少模光纤拉曼放大器 |
| 6.1.1 理论模型 |
| 6.1.2 多波长泵浦增益均衡实验验证 |
| 6.1.3 宽带信号增益平坦模拟 |
| 6.2 二阶泵浦少模光纤拉曼放大器的研究 |
| 6.2.1 二阶泵浦少模光纤拉曼放大器模型 |
| 6.2.2 二阶泵浦少模光纤拉曼放大器的特性 |
| 6.3 增益均衡的远程遥泵少模光纤放大 |
| 6.3.1 远程遥泵放大器简介 |
| 6.3.2 增益均衡远程遥泵少模光纤放大实验研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）光纤激光泵浦中红外光谱调控光学参量振荡器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.1.1 中红外激光简述 |
| 1.1.2 光谱调控中红外激光的应用 |
| 1.1.3 常用中红外固态激光器概述 |
| 1.1.4 OPO实现光谱调控中红外激光的优势 |
| 1.2 中红外OPO光谱调控技术研究现状 |
| 1.2.1 调控泵浦源实现中红外光谱调控OPO的研究 |
| 1.2.2 调控振荡器实现中红外光谱调控OPO的研究 |
| 1.2.3 研究现状小结 |
| 1.3 利用光纤激光泵浦PPLN OPO实现光谱调控 |
| 1.3.1 光纤激光泵浦源的优势 |
| 1.3.2 PPLN非线性晶体的优势 |
| 1.4 论文研究内容与结构安排 |
| 第二章 PPLN光学参量振荡器光谱调控理论研究 |
| 2.1 光学参量振荡技术基本原理 |
| 2.1.1 OPO基本工作原理 |
| 2.1.2 光学非线性效应及二阶非线性过程 |
| 2.1.3 三波相互作用耦合方程 |
| 2.2 准相位匹配技术基本原理 |
| 2.3 光学参量振荡过程增益特性分析 |
| 2.4 PPLN OPO中相位失配高效内腔差频的发现与分析 |
| 2.4.1 级联注入法实现双波长泵浦源方案 |
| 2.4.2 1060&1090 nm双波长光纤激光器泵浦PPLN OPO研究 |
| 2.4.3 实验结果讨论 |
| 2.4.4 相位失配高效内腔差频现象的分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于相位失配高效内腔差频的光谱调控PPLN OPO |
| 3.1 利用相位失配高效内腔差频实现多波长中红外PPLN OPO |
| 3.1.1 1060&1080 nm双波长光纤激光器泵浦PPLN OPO研究 |
| 3.1.2 1060&1065&1080nm三波长光纤激光器泵浦PPLN OPO研究 |
| 3.2 利用相位失配高效内腔差频实现宽调谐中红外PPLN OPO |
| 3.2.1 级联注入双波长光纤激光泵浦PPLN OPO研究 |
| 3.2.2 并联注入双波长光纤激光泵浦PPLN OPO研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于受激拉曼效应的光谱调控PPLN OPO |
| 4.1 基于光纤受激拉曼效应实现的中红外双波长PPLN OPO |
| 4.1.1 双波长拉曼光纤激光泵浦源的搭建 |
| 4.1.2 双波长PPLN OPO实验结果讨论 |
| 4.2 基于PPLN晶体受激拉曼效应实现的中红外双波长PPLN OPO |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 光纤激光泵浦中红外宽带PPLN OPO研究 |
| 5.1 宽带光源泵浦PPLN OPO的影响因素分析 |
| 5.1.1 相位匹配区间宽度对宽带光源泵浦PPLN OPO的影响 |
| 5.1.2 谱功率密度对宽带光源泵浦PPLN OPO的影响 |
| 5.1.3 增强宽带光源泵浦PPLN OPO输出效果的几种方法 |
| 5.2 增益谱调控实现宽带PPLN OPO的初步探索 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 主要研究工作与相关成果 |
| 6.2 论文主要创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（8）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 |
（9）少模光纤参量放大器的理论和实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 空分复用与少模光纤 |
| 1.2 少模光纤放大器 |
| 1.2.1 少模掺铒光纤放大器 |
| 1.2.2 少模光纤拉曼放大器 |
| 1.2.3 少模光纤参量放大器 |
| 1.3 光纤中的非线性效应 |
| 1.4 少模光纤四波混频的研究现状 |
| 1.5 基于少模光纤的量子关联光子对 |
| 1.6 本文的主要内容和创新点 |
| 第2章 光场在光纤中的传输理论 |
| 2.1 光纤模式理论 |
| 2.1.1 波动方程 |
| 2.1.2 阶跃折射率光纤中的模式 |
| 2.1.3 渐变折射率光纤中的模式 |
| 2.2 光场在光纤中的传输 |
| 2.2.1 光纤中的色散 |
| 2.2.2 单模光纤中的脉冲传输方程 |
| 2.2.3 多模光纤中的脉冲传输方程 |
| 2.3 少模光纤中的线性模式耦合 |
| 2.3.1 线性模式耦合理论 |
| 2.3.2 随机耦合对少模光纤非线性效应的影响 |
| 2.3.3 弱耦合条件下的Manakov方程 |
| 2.3.4 强耦合条件下的Manakov方程 |
| 2.3.5 少模光纤中的偏振模色散和主模 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 少模光纤参量放大器的理论研究 |
| 3.1 光纤中的四波混频理论 |
| 3.1.1 单模光纤中的四波混频理论 |
| 3.1.2 多模光纤中的四波混频理论 |
| 3.1.3 两模光纤中的模内四波混频过程 |
| 3.1.4 两模光纤中的模间四波混频 |
| 3.2 圆芯两模参量放大光纤设计 |
| 3.2.1 光纤结构及色散特性 |
| 3.2.2 两模参量放大器的增益特性及随机耦合的影响 |
| 3.2.3 两模参量放大光纤的设计容差 |
| 3.3 椭圆纤芯四模参量放大光纤设计 |
| 3.3.1 光纤结构及色散特性 |
| 3.3.2 四模参量放大光纤的增益特性 |
| 3.3.3 四模参量放大光纤的设计容差 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 少模光纤参量放大的实验研究 |
| 4.1 模式复用/解复用技术 |
| 4.2 少模光纤的色散测量 |
| 4.2.1 少模光纤色散测量原理 |
| 4.2.2 少模光纤的色散测量 |
| 4.3 模间四波混频过程增益特性的实验研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验过程和结果 |
| 4.4 模内四波混频过程增益特性的实验研究及通信波段参量放大 |
| 4.4.1 实验装置 |
| 4.4.2 模内四波混频增益特性研究 |
| 4.4.3 通信波段参量放大实验 |
| 4.5 本章小节 |
| 第5章 少模光纤等效非线性系数测量 |
| 5.1 基于非线性相移的少模光纤等效非线性系数测量 |
| 5.1.1 测量原理 |
| 5.1.2 实验装置与测量结果 |
| 5.2 基于模内四波混频的少模光纤等效非线性系数测量 |
| 5.3 本章小节 |
| 第6章 基于少模光纤的量子关联光子对 |
| 6.1 自发模间四波混频产生关联光子的量子理论 |
| 6.1.1 理论基础 |
| 6.1.2 拉曼散射背景噪声对关联光子对纯度的影响 |
| 6.2 通信波段不同空间模式关联光子对的制备 |
| 6.2.1 实验装置 |
| 6.2.2 关联光子对的模式特性 |
| 6.2.3 关联光子对的纯度测量 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 课题工作总结 |
| 7.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）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 |
四、Semi-Empirical, Multi-Wavelength Raman Gain Engineering Algorithm with Pump Interaction Compensation Technique（论文参考文献）
- [1]光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用[D]. 冯其光. 华中科技大学, 2020(01)
- [2]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)
- [3]端面共轴泵浦双波长激光器及其频率变换技术研究[D]. 刘阳. 天津大学, 2020(01)
- [4]多波长布里渊随机光纤激光器的研究[D]. 郭建茹. 电子科技大学, 2020(07)
- [5]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)
- [6]增益均衡的少模光纤掺铒及拉曼放大器的研究[D]. 张振振. 天津大学, 2019(01)
- [7]光纤激光泵浦中红外光谱调控光学参量振荡器研究[D]. 王鹏. 国防科技大学, 2019(01)
- [8]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)
- [9]少模光纤参量放大器的理论和实验研究[D]. 郭骋. 天津大学, 2019(06)
- [10]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)