专利名称：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
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，利甩二次谐波-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。
下面结合附图和实施对本发明进一步说明。
图l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l.高速光脉冲U0GHz)， 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。
具体实施例方式
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M50nra后向泵浦的拉曼放大，拉曼放大的有效光纤长度为
丄￡# =丄[1-exp(-"丄)〗
(1)
式中，ap是泵浦光频率处的光纤损耗，在1450nm处，实验测得c^ = 0.29cffi/Am 。当光纤较长，
1
0.29x4.343-
15/tm。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: .1 32w
+ -
% 2 3r2
(2)
式中，"是归 一 化电场，纟是归 一 化传输距离，r = 777;是归 一 化时间， c^=a,eXp[-ap(i:-^>￡D]归一化拉曼增益系数，a,是对应信号波长时的光纤损耗系数， ^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
oo 、2
二
J必2卜(《,o)卩^to
J"|w(《,")|2^
「 _
+00
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。
权利要求
1.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。
2. 相应的计算方法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 V丄[l-exp(- 丄)]， (1)式中，"p是泵浦光频率处的光纤损耗，在1450nm处，实验测得^ = 0.29必/細。当光纤较 长，时，~ 丄=1 ! "5/bn。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.5 1 32M I |2 w, . w m\z--1---r +w = —0.5z(c^ — ， (2)3《 2 W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优化及光谱 等特性进行深入的研究。式中，"是归 一 化电场，《是归 一 化传输距离，t = r/r。是归 一 化时间as=",eXp[-"p(Z'-^)^]归一化拉曼增益系数，&是对应信号波长时的光纤损耗系数， ^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(3)j]w(《，<y)|2(^y
全文摘要
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。
文档编号G02F1/37GK101666954SQ20081021341
公开日2010年3月10日 申请日期2008年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者刘山亮, 郑宏军, 昕 黎 申请人:聊城大学