引用本文:

刘阳,周雪芳. L波段喇曼光纤放大器的增益平坦化研究 [J]. 光通信技术,2020,44(11):39-42.

L波段喇曼光纤放大器的增益平坦化研究

刘 阳,周雪芳*

(杭州电子科技大学 通信工程学院,杭州310018)

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摘要:由于单个泵浦源的喇曼光纤放大器(RFA)输出增益不平坦且增益较低,导致光纤通信系统的性能变差,设计了一个正向三泵结构的RFA。围绕合适的泵浦个数、泵浦波长和泵浦功率对RFA输出增益的影响,并结合OptiSystem软件对L波段RFA的增益进行优化设计与仿真分析。仿真结果表明:所设计的RFA实现了在L波段大于10 dB的增益且较为平坦,最大增益为18.9 dB, 最大噪声系数为8.0 dB。

关键词:喇曼光纤放大器;泵浦;增益;平坦度;仿真;OptiSystem

中图分类号:TN722  文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)11-0039-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.11.009

0 引言
       20世纪80年代后期,掺铒光纤放大器(EDFA)的出现代替了光-电-光混合中继器,并在多波长激光器中有广阔的应用背景。虽然EDFA具备了输出增益高、噪声指数低和输出功率高等优点,但是EDFA并不能对全波段的信号光进行放大,而且它的饱和功率很低。喇曼光纤放大器(RFA)是密集波分复用(DWDM)通信系统的重要组成部分,因此在DWDM系统中,通过RFA来弥补EDFA的不足,已成为业界共识。
   目前,国内厂家所研制的RFA在平均喇曼增益、增益平坦度和偏振相关增益等性能方面比国外厂家的同类产品弱。因此,改善RFA的输出增益、增益平坦度和偏振相关增益,不仅可以带来更高的经济效益,而且对国内RFA以及通信技术的发展具有重大意义。2008年,黄宇等人使用啁啾布喇格光栅作为增益平坦的滤波器,虽然能获得较高的增益,但是该方案的成本较高。2013年,巩稼民等人采用多段光纤级联的方法改善RFA的输出增益和增益平坦性,但是该方法获得的平均增益较低(低于10 dB)。2017年,蒋亮等人提出可以采用多波长泵浦源来增益带宽,但该方案只考虑了传输带宽为25.6 nm的C波段信号光。因此,本文通过选择合适的泵浦数量和功率来提高输出增益,改善增益平坦度,并且采用多波长泵浦源对L波段的信号光进行放大。

3 结束语
       本文在对L波段RFA的输出增益进行优化、设计与分析的同时,考虑了光纤通信系统的结构复杂度和成本,设计了一个正向三泵结构的RFA。仿真结果表明:当泵浦源P1、P2和P3的波长分别为1470 nm、1495 nm和1500 nm,且三泵浦源的功率均为300 mW时,实现了L波段的信号光平均输出增益大于10 dB,噪声系数最大为8.0 dB,且输出增益较为平坦。该结构简单、成本较低。但是,在进行无中继长距离传输时增益不佳,在后续的实验中可以将该结构与高阶RFA进行结合,提高远距离传输的输出增益。