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新型光纤分布式拉曼放大技术研究进展

激光技术 2024年

作者：李晓琳国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心通信部

拉曼放大可实现对光信号在光纤链路中的分布式放大，具有高增益、低噪声的优异放大性能，是长距离光纤通信系统中的关键技术之一。近年来，为进一步延伸拉曼放大系统光信号传输距离、降低拉曼放大中的相对强度噪声转移、优化并预测拉曼... 详细信息

拉曼放大可实现对光信号在光纤链路中的分布式放大，具有高增益、低噪声的优异放大性能，是长距离光纤通信系统中的关键技术之一。近年来，为进一步延伸拉曼放大系统光信号传输距离、降低拉曼放大中的相对强度噪声转移、优化并预测拉曼放大系统增益大小、带宽、平坦度等性能参数，多种新型光纤分布式拉曼放大技术得到开发并应用。对近年来新型光纤分布式拉曼放大技术研究进展进行介绍，包括基于超长距离光纤激光器的高阶分布式拉曼放大技术、基于宽带非相干泵浦源的低噪声拉曼放大技术及基于机器学习的智能分布式拉曼放大技术，并梳理了光纤分布式拉曼放大技术的基本发展趋势及改进方向。

关键词：光纤放大器拉曼放大分布式放大宽带泵浦机器学习

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拉曼放大对孤子传输特性的影响

中国激光 2008年第6期35卷 861-866页

作者：郑宏军刘山亮田振黎昕聊城大学光通信研究所

利用频率分辨光学门(SHG-FROG)技术研究了拉曼放大对光孤子传输特性的影响。研究表明,拉曼放大能够补偿光纤损耗,但不改变孤子脉冲的时域波形,对孤子脉冲的啁啾影响不大。当传输光纤长度小于拉曼放大有效光纤长度时,拉曼放大能够完全补... 详细信息

利用频率分辨光学门(SHG-FROG)技术研究了拉曼放大对光孤子传输特性的影响。研究表明,拉曼放大能够补偿光纤损耗,但不改变孤子脉冲的时域波形,对孤子脉冲的啁啾影响不大。当传输光纤长度小于拉曼放大有效光纤长度时,拉曼放大能够完全补偿光纤损耗;当传输光纤长度大于拉曼放大有效光纤长度时,拉曼放大能够部分补偿光纤损耗。拉曼放大对光纤损耗的补偿能力随着抽运功率的增加而增大。光孤子脉冲对拉曼放大抽运光偏振特性不敏感。

关键词：光通信拉曼放大频率分辨光学门孤子时域波形线性啁啾

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拉曼放大辅助波长可选择的全光开关

光学技术 2007年第S1期33卷 74-76页

作者：刘兵余重秀吉华王守源张锦龙北京邮电大学电子工程学院信息产业部电信研究部

使用3-dB耦合器组成M-Z干涉仪,在M-Z干涉仪的一臂加入高非线性光纤(HNLF)组成的反向拉曼放大器,改变放大器的泵浦波长及强度,可实现波长可选择的全光开关。其功能可用于波分复用(WDM)系统,对不同波长的上、下载选择有很大的应用意义。... 详细信息

使用3-dB耦合器组成M-Z干涉仪,在M-Z干涉仪的一臂加入高非线性光纤(HNLF)组成的反向拉曼放大器,改变放大器的泵浦波长及强度,可实现波长可选择的全光开关。其功能可用于波分复用(WDM)系统,对不同波长的上、下载选择有很大的应用意义。理论分析了实现这一功能的可行性和参数选择,考虑拉曼放大并伴有交叉相位调制(XPM)引起信号光的相移,推导分析了在引入放大的同时又引入相移,怎样选择放大和相位匹配问题,来实现波长可选择的光开关的要求。

关键词：光开关 3-dB耦合器拉曼放大高非线性光纤交叉相位调制,

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拉曼放大布里渊光时域分析系统非局域效应

强激光与粒子束 2012年第7期24卷 1667-1671页

作者：贾新鸿饶云江王子南张伟利冉曾令邓坤杨自新电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室成都610054 四川师范大学物理与电子工程学院成都610068

应用包含探测光、布里渊泵浦光及拉曼泵浦光相互作用理论模型,数值分析了基于拉曼放大的长距离布里渊光时域分析仪非局域化特性。结果表明:非局域化随探测光及拉曼泵浦功率增加而恶化;通过频分复用(将具有不同布里渊频移的光纤拼接)及... 详细信息

应用包含探测光、布里渊泵浦光及拉曼泵浦光相互作用理论模型,数值分析了基于拉曼放大的长距离布里渊光时域分析仪非局域化特性。结果表明:非局域化随探测光及拉曼泵浦功率增加而恶化;通过频分复用(将具有不同布里渊频移的光纤拼接)及时分复用技术(同时对布里渊泵浦及探测光进行脉冲调制),可有效缩短布里渊泵浦与探测光的作用距离,达到较理想的抑制非局域效应结果。

关键词：布里渊光时域分析仪非局域化拉曼放大频分复用时分复用

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脉冲光布里渊散射信号的拉曼放大研究

光电子．激光 2012年第2期23卷 260-265页

作者：龚华平李小瑞李书华王剑锋张在宣中国计量学院光电子技术研究所浙江杭州310018

实验研究了前向拉曼泵浦方式下脉冲信号光产生的自发布里渊散射信号和受激布里渊散射(SBS)信号的拉曼放大规律。拉曼泵浦放大自发布里渊散射信号时,随泵浦功率增大会出现SBS现象,对散射信号的放大由拉曼放大和布里渊放大两部分引起,因... 详细信息

实验研究了前向拉曼泵浦方式下脉冲信号光产生的自发布里渊散射信号和受激布里渊散射(SBS)信号的拉曼放大规律。拉曼泵浦放大自发布里渊散射信号时,随泵浦功率增大会出现SBS现象,对散射信号的放大由拉曼放大和布里渊放大两部分引起,因此增益较大,当拉曼泵浦功率为1 000 mW时Stokes光增益可达54 dB。拉曼泵浦放大SBS信号时,放大过程中只存在拉曼放大。且当泵浦功率增大至600 mW时,会引起多级布里渊散射,致使一级Stokes和泵浦能量会转移到下一级布里渊散射,一级Stokes光增益饱和并下降。

关键词：拉曼放大自发布里渊散射受激布里渊散射(SBS)

光纤中基于拉曼放大与脉冲压缩的超短光孤子产生

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光学学报 1999年第3期19卷 374-381页

作者：曹文华刘颂豪五邑大学电子工程系华南师范大学量子电子学研究所

提出一种在单模光纤负群速色散区由弱脉冲产生高强度超短光孤子的新方法．即让波长位于光纤负色散区的弱脉冲和波长位于光纤正常色散区的强泵浦脉冲在光纤中共同传输，在光纤的零色散波长位于弱脉冲波长和泵浦脉冲波长中间附近的情况下... 详细信息

提出一种在单模光纤负群速色散区由弱脉冲产生高强度超短光孤子的新方法．即让波长位于光纤负色散区的弱脉冲和波长位于光纤正常色散区的强泵浦脉冲在光纤中共同传输，在光纤的零色散波长位于弱脉冲波长和泵浦脉冲波长中间附近的情况下，拉曼放大与脉冲压缩的共同作用能使弱脉冲演化成若干个比其初始宽度窄得多的高强度基本孤子．计算机模拟表明，泵浦脉冲愈强，由弱脉冲产生的基本孤子数目愈多、宽度愈窄、峰值功率愈高、而且所需的光纤愈短．进一步研究表明，即使在泵浦脉冲和弱脉冲具有不同的初始宽度、或两者的群速度存在一定差异的情况下，上述产生超短光孤子的方法仍然有效．

关键词：拉曼放大脉冲压缩基本孤子光纤超短光脉冲

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基于拉曼放大的零差布里渊光时域反射技术

中国激光 2015年第B9期42卷 169-176页

作者：王雪路元刚缪亚冬王峰张旭苹南京大学光通信工程研究中心江苏南京210093

提出一种基于拉曼放大的零差布里渊光时域反射技术，在长距离分布式光纤传感中实现对温度和应变的快速单端测量。该方法通过拉曼放大提高多峰布里渊峰值功率，实现布里渊拍频峰功率的提升，可有效提高传感系统的信噪比（SNR）和传感距... 详细信息

提出一种基于拉曼放大的零差布里渊光时域反射技术，在长距离分布式光纤传感中实现对温度和应变的快速单端测量。该方法通过拉曼放大提高多峰布里渊峰值功率，实现布里渊拍频峰功率的提升，可有效提高传感系统的信噪比（SNR）和传感距离。通过解拉曼放大的耦合方程，得到同向、反向以及双向拉曼增益，并从理论上导出了前端拉曼抽运系统的布里渊拍频峰的峰值功率分布。以50km的大有效面积光纤为例，在抽运功率为800mW的前端拉曼抽运下，仿真得到2个拍频峰的最低信噪比位于光纤初始端，分别约为26．4dB和21．5dB。光纤末端处2个拍频峰的信噪比分别为70．9dB和46．8dB。结果表明，所提出的方法在不降低测量精度和测量速度的情况下，可使光纤传感的动态范围提高11倍。

关键词：光纤光学布里渊散射光纤传感拉曼放大零差布里渊光时域反射

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晶体拉曼放大器的理论解析

红外与激光工程 2018年第11期47卷 131-136页

作者：王聪吕冬翔天津理工大学理学院天津300384 中国电子科技集团公司第十八研究所天津300384

晶体拉曼放大器是获得高光束质量、高光谱纯度、高功率拉曼激光的重要途径。通过引入四个归一化综合参量,推导出了外腔拉曼放大器的归一化输运方程组。通过数值求解该输运方程组得到了描述拉曼放大器运转的一组普适理论曲线;分析了复合... 详细信息

晶体拉曼放大器是获得高光束质量、高光谱纯度、高功率拉曼激光的重要途径。通过引入四个归一化综合参量,推导出了外腔拉曼放大器的归一化输运方程组。通过数值求解该输运方程组得到了描述拉曼放大器运转的一组普适理论曲线;分析了复合归一化变量对拉曼放大器性能的影响;研究了晶体拉曼放大器放大率、放大后拉曼脉冲形状、光-光转换效率等参量在泵浦脉冲功率密度、泵浦脉冲与被放大脉冲相对宽度、泵浦脉冲与被放大脉冲时间重叠性等条件的变化规律。用实验数据对归一化理论进行了验证,结果表明,理论结果与实验数据相吻合,证明了文中理论计算的正确性和可行性。

关键词：拉曼放大晶体拉曼放大器输运方程归一化理论

布里渊光时域反射系统中布里渊散射信号的前向和后向拉曼放大研究

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中国激光 2014年第12期41卷 142-147页

作者：毕卫红杨希鹏李敬阳付兴虎付广伟燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

由于布里渊光时域反射(BOTDR)系统中布里渊散射信号非常微弱,常常导致传感距离受限,进而影响系统的信噪比和测量精度。因此,提出对BOTDR系统中布里渊散射信号的前向和后向拉曼放大进行研究。实验结果表明,后向抽运拉曼放大的受激布里渊... 详细信息

由于布里渊光时域反射(BOTDR)系统中布里渊散射信号非常微弱,常常导致传感距离受限,进而影响系统的信噪比和测量精度。因此,提出对BOTDR系统中布里渊散射信号的前向和后向拉曼放大进行研究。实验结果表明,后向抽运拉曼放大的受激布里渊散射(SBS)阈值要比前向抽运的高;当抽运功率为700mW时,前向抽运放大增益可达13.78dB,随后出现二阶布里渊散射谱线,使得放大增益开始下降;当抽运功率为1000mW时,后向抽运放大增益可达16.33dB,随后放大增益仍有增长的趋势,有利于对布里渊背向散射信号持续放大。

关键词：光纤光学拉曼放大布里渊光时域反射受激布里渊散射