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拉曼放大作用下的高速光孤子传输系统及孤子光谱的计算方法

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拉曼放大作用下的高速光孤子传输系统及孤子光谱的计算方法。采用后向泵浦拉曼放大技术构建了高速光孤子传输系统，修正了孤子传输方程，给出了孤子光谱的计算方法。本发明构建的高速孤子脉冲传输系统性能好、结构简单、价格便宜和易于实用，克服了现有的光脉冲传输系统的不足，相应计算方法更是为脉冲传输系统优化及该领域的深入研究提供了有力支持。该系统和计算方法可应用于高速脉冲传输和高速通信领域。

著录项

公开/公告号CN101666954A

专利类型发明专利
公开/公告日2010-03-10

原文格式PDF
申请/专利权人聊城大学;
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申请/专利号CN200810213417.0
发明设计人郑宏军;刘山亮;黎昕;
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申请日2008-09-01
分类号G02F1/37;G02F1/39;G02F1/35;H04B10/17;H01S3/067;
代理机构
代理人
地址 252059 山东省聊城市文化路34号
入库时间 2023-12-17 23:31:30

法律信息

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态
2016-10-19

未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G02F1/37 授权公告日:20111109 终止日期:20150901 申请日:20080901

专利权的终止
2011-11-09

授权

授权
2010-04-28

实质审查的生效 IPC(主分类):G02F1/37 申请日:20080901

实质审查的生效
2010-03-10

公开

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说明书

所属技术领域

本发明涉及拉曼放大作用下的高速光孤子传输系统及孤子光谱的计算方法，可应用于高速光脉冲传输和高速通信领域。

背景技术

本发明中的拉曼放大是基于受激拉曼散射原理和以光纤作为增益介质而实现的全光放大，相对于稀土掺杂的光纤放大而言，它具有更大的增益带宽、灵活的增益谱区、更低放大器自发辐射噪声以及能够有效抑制信噪比的劣化等优点，近年来在光纤传输系统中获得越来越多的应用。目前国内外对光纤拉曼放大的研究大多集中在线性传输系统中的泵浦源数目、功率、波长等的选择和优化，对利用光纤拉曼放大的光孤子传输系统的研究较少，且大多采用自相关技术测量脉冲时域变化，难于准确判断脉冲的时域波形等参量，并且光孤子传输光谱复杂，该领域的深入研究受到一定限制。

发明内容

为了克服现有的光脉冲传输系统的不足，本发明采用后向泵浦拉曼放大技术构建了高速光孤子传输系统，修正了孤子传输方程，利用二次谐波-频率分辨光学门技术测量得到输入孤子脉冲的波形等特性参量，给出了孤子光谱的计算方法。本发明构建的高速孤子脉冲传输系统性能好、结构简单、价格便宜和易于实用，相应计算方法更是为脉冲传输系统优化及该领域的深入研究提供了有力支持。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用后向泵浦拉曼放大技术构建了高速光孤子传输系统，修正了孤子传输方程，利用二次谐波-频率分辨光学门技术测量得到输入孤子脉冲的波形等特性参量，给出了孤子光谱的计算方法。

本发明的有益效果是：脉冲传输效果好、结构简单、价格便宜和易于实用，相应计算方法更是为脉冲传输系统优化及该领域的深入研究提供了有力支持。

附图说明

下面结合附图和实施对本发明进一步说明。

图1是本发明的拉曼放大作用下的高速光孤子脉冲传输系统示意图。

图中1.高速光脉冲(10GHz)，2.掺铒光纤放大器，3.光纤，4.拉曼激光器，5.偏振控制器，6.合波器，7.测量仪器或输出端口。

具体实施方式

在图1中，10GHz高速光脉冲(1)由掺铒光纤放大器(2)合适功率放大形成光孤子脉冲，此时可采用二次谐波-频率分辨光学门技术测量得到输入孤子脉冲的波形等特性参量，然后将光孤子输入光纤(3)传输；拉曼激光器(4)发出的连续泵浦光经偏振控制器(5)调节偏振后由合波器(6)后向泵浦进入传输光纤，对光纤中传输的光孤子信号实现分布拉曼放大。最后，可在测量仪器或输出端口(7)进行光脉冲测量或者传输。

考虑到本系统采用连续泵浦波1450nm后向泵浦的拉曼放大，拉曼放大的有效光纤长度为

$L_{eff} = \frac{1}{α_{p}} [1 - \exp (- α_{p} L)], - - - (1)$

式中，α_p是泵浦光频率处的光纤损耗，在1450nm处，实验测得α_p＝0.29dB/km。当光纤较长，α_pL＞＞1时， $L_{eff} \approx \frac{1}{α_{p}} = \frac{1}{0.29 \times {4.343}^{- 1}} \approx 15 km .$ 考虑到上述传输系统的分布拉曼放大、光纤损耗等情况，我们将光孤子传输方程修正为：

$i \frac{\partial u}{\partial ξ} + \frac{1}{2} \frac{\partial^{2} u}{\partial τ^{2}} + {| u |}^{2} u = - 0.5 i (α_{s} - α_{R}^{'}) L_{D} u, - - - (2)$

式中，u是归一化电场，ξ是归一化传输距离，τ＝T/T₀是归一化时间，α′_R＝α_sexp[-α_p(L′-ξ)L_D]归一化拉曼增益系数，α_s是对应信号波长时的光纤损耗系数，L_D是一个色散长度。考虑到光孤子传输光谱的复杂性，给出了方均根光谱

$ω_{RMS} = {[\frac{\int_{- \infty}^{+ \infty} ω^{2} {| u (ξ, ω) |}^{2} dω}{\int_{- \infty}^{+ \infty} {| u (ξ, ω) |}^{2} dω} - {(\frac{\int_{- \infty}^{+ \infty} ω {| u (ξ, ω) |}^{2} dω}{\int_{- \infty}^{+ \infty} {| u (ξ, ω) |}^{2} dω})}^{2}]}^{1 / 2} . - - - (3)$

结合方程(1)、(2)和(3)以及孤子脉冲的输入特性，可以对光孤子传输系统进行优化和光谱等特性进行深入的研究。

我们实验研究了10GHz光孤子脉冲在上述系统传输9km(G652光纤)的情况，结果表明上述计算方法是非常有效。

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