全文阅读精要

1. 研究背景与动机：

• 背景：光纤水听器因其高灵敏度、大动态范围和抗电磁干扰特性，在水声探测领域具有重要应用。

• 动机：随着光纤水听器阵列规模的扩展和传输距离的增加，现有分布式光纤喇曼放大器（DFRA）在高增益放大时存在泵浦光相对强度噪声问题，影响系统性能。

2. 技术方案：

• 提出方案：将ROPA与DFRA相结合的混合放大技术方案，以克服DFRA的局限性。

• 系统设置：在100km远程PGC解调系统中，采用16波长×8时分复用的光纤水听器阵列，通过ROPA和DFRA进行无中继传输。

3. 噪声分析与模型构建：

• 噪声来源：系统噪声主要包括强度噪声和相位噪声，其中强度噪声在干涉后会转化为等效的相位噪声。

• 模型构建：建立了系统光信噪比（OSNR）与解调相位噪声的关联模型，分析ROPA对系统OSNR及解调相位噪声的影响。

4. 实验设置与参数：

• 实验配置：系统包括多波长发射光源、掺铒光纤放大器（EDFA）、遥泵增益单元（RGU）、遥泵功率单元（RPU）和DFRA等组件。

• 参数设定：如WLS光源的线宽、EDFA的输入和输出功率、光纤类型及衰减系数等。

5. 实验结果：

• 相位噪声改善：在未配置ROPA时，系统相位噪声为-92.7 dB@1 kHz；加入ROPA后，相位噪声降低了7.7 dB，达到-100.4 dB@1 kHz。

• RGU优化：对RGU光路结构进行优化后，系统相位噪声进一步降低至-101.5 dB@1 kHz。

6. ROPA的优势：

• OSNR提升：ROPA显著提高了系统的OSNR，有助于降低相位噪声。

• 增益与噪声平衡：ROPA通过有效补偿下行链路和大规模阵列的传输损耗，提高了进入DFRA的光功率，降低了ASE噪声水平。

7. 结论与展望：

• 研究结论：ROPA与DFRA相结合的混合放大技术有效提升了远程大规模光纤水听器系统的性能。

• 未来展望：该技术方案为远程大规模光纤水听器系统的设计和工程化应用提供了技术支持，未来可进一步优化系统配置和算法以提高性能。