多波长后向泵浦拉曼放大器优化算法研究.pdfVIP

第32 卷 第3 期 电 子 科 技 大 学 学 报 Vol.32 No.3 2003 年6 月 Journal of UEST of China Jun. 2003 多波长后向泵浦拉曼放大器优化算法研究 崔炳华* 邱 琪 薛 飞 王岩柏 ( 电子科技大学 宽带光纤传输与通信系统技术国家重点实验室 成都 610054) 【摘要】介绍了多波长后向泵浦拉曼放大器的原理和数学分析方法，设计了一种有效的泵浦优化算法，该算 法包括改进的遗传算法和打靶法。数值仿真得到了带宽为80 nm、平均开关增益为5.93 dB的拉曼放大，其增益起 伏小于1 dB。 关 键 词 多波长后向泵浦拉曼放大器; 遗传算法; 打靶法; 增益起伏; 带宽 中图分类号 TN929.11 文献标识码 A Study on Optimal Design of Multiwavelength Backward-Pumped Fiber Raman Amplifiers Cui Binghua Qiu Qi Xue Fei Wang Yanbai (State Key Laboratory of Broadband Optical Fiber Transmission and Communication Networks, UEST of China Chengdu 610054) Abstract The theory and mathematical analysis of multiwavelengh backward-pumped fiber Raman amplifier are presented, and an effective optimizing method including a improved genetic algorithm and a shooting method is presented to optimize the pump lights. By numerical simulation, 80 nm bandwidth Raman gain rippled less than 1 dB is attained, and the average on-off gain is 5.93 dB. Key words MW-FRA; genetic algorithm; shooting method; gain ripple; bandwidth 为了充分利用光纤拉曼放大器的带宽优势，采用多波长后向泵浦方式实现超宽带拉曼放大是一种很好 的方法，其优点是设计灵活，通过适当地调整泵浦光的波长和功率，可得到某一带宽内平坦的拉曼增益， 而且不需要任何增益均衡器件。同时，因为采用多个泵浦光源一起泵浦，降低了对单个泵浦光源的功率要 求，是一种适应于未来密集波分复用系统(DWDM) 的较为理想的超宽带光放大技术。实现这种拉曼放大器 的关键技术在于设计优化算法，以找到满足给定带宽和平坦度要求的泵浦光配置，另外是开发研制所需要 的实用化的拉曼泵浦激光器，如光纤拉曼激光器等。在多波长泵浦的拉曼放大器中，由于存在泵浦光之间 n 以及信号光之间的能量耦合，使用来描述受激拉曼散射效应的能量耦合方程是一个高度非线性的 (信号光 与泵浦光的总个数)维一阶非线性微分方程组，因此，通常的优化算法难以实现上述泵浦光优化过程，或者 实现起来效率很低。本文讨论一种较为有效的泵浦光优化算法。 1 拉曼放大模型和优化算法设计 1.1 拉曼放大数学模型 光波在多波长后向泵浦的拉曼放大器传输过程中会发生很多光学效应[1, 2]，针对超宽带拉曼放大器的增 益平坦优化问题，最重要的是泵浦光与泵