一、Gain Variation with Raman Amplifier Parameters and Its Restoration（论文文献综述）
隋亮,陈跃第,赵涵,殷雪莉,曾程[1]（2021）在《基于粒子群优化算法的超长距传输系统拉曼放大器特性研究》文中指出针对电力通信网络中关键元件拉曼放大器参数难以调整的问题,文中开展了基于粒子群优化算法的放大器特性研究。基于多种方法求解拉曼放大器的功率耦合波方程,得到了拉曼放大器带宽、增益以及信号分布等关键信息。为确定拉曼放大器的最优结构,使用粒子群算法对不同排列的双向系统进行优化分析,筛选出优秀的结构并完成参数优化,从而获得最优的双向泵浦结构。利用现有实验条件并结合实际应用场景,对拉曼放大器的放大效果进行实验研究,结合实验情况分析讨论了影响拉曼放大器放大效果的因素。通过调整拉曼放大器的泵浦功率,得到了最大有效增益为18.23 dB的增益效果。该研究结果不仅有助于拉曼放大器自身的优化设计,也为电力通信超长距传输系统的建设提供了参考。
赵志鹏[2]（2021）在《Er3+、Ho3+掺杂氟碲酸盐光纤的制备及宽带光纤放大器研究》文中认为随着移动互联网、物联网、云计算、高清视频等的飞速发展,全世界网络数据流量急剧增长。但是,对于现有基于波分复用技术的单模光纤传输系统,其工作波段主要为C波段（1530～1565 nm）,由于受到放大的噪声和克尔非线性效应等的影响,其传输容量的持续增长变得困难。因此,光纤传输容量的增长乏力与网络数据流量急剧增长之间的矛盾将导致“容量危机”问题。宽波段光纤传输技术是解决上述问题的有效方案。例如:将单模光纤传输系统的工作波段从目前的C波段拓展至L波段（1565～1625 nm）,乃至更宽波段,可将传输容量提升数倍以上。宽带光放大技术是实现宽波段光纤传输系统的核心技术。与商用掺铒石英光纤放大器相比,掺铒碲酸盐玻璃具有更宽、更大的受激发射截面,有望用于实现宽波段光纤放大器。在我们之前的研究工作中,利用掺铒碲酸盐光纤作为增益介质搭建了宽带光纤放大器,实现了工作带宽为113 nm（1524～1637 nm）的宽带光放大,但其增益值偏低,且增益光纤的热机械稳定性有待提高。针对上述问题,作者在攻读博士学位期间围绕高热机械稳定性、低损耗稀土掺杂碲酸盐玻璃光纤设计与制备,以及宽带光纤放大器及激光器等开展研究工作,取得主要创新出成果如下:1、设计并制备出具有高热机械稳定性的低损耗掺铒氟碲酸盐玻璃光纤。实验中,采用熔融-冷却法制备出具有高化学、热和机械稳定性的掺铒氟碲酸盐玻璃,进一步利用其作为基质材料,通过优化光纤制备工艺参数并结合精密加工技术,研制出一系列掺铒氟碲酸盐玻璃光纤,铒离子掺杂浓度为～4000 ppm,光纤损耗为～0.5 d B/m@1980 nm。2、利用上述掺铒氟碲酸盐玻璃光纤作为增益介质,研制出增益值大于18 d B、波长范围覆盖1560～1618 nm的宽带光纤放大器。实验中,利用芯径为7μm的2.1米长掺铒氟碲酸盐玻璃光纤作为增益介质,利用工作波长为1480 nm的拉曼光纤激光器作为泵浦源,搭建出宽带掺铒光纤放大器。当泵浦光功率为800 m W、信号光功率为0 d Bm时,获得了增益大于18 d B、工作波长范围覆盖1560～1618nm的宽带光放大。进一步利用C波段辅助泵浦技术,将放大器最大增益值提升3.2 d B。上述研究结果表明,该掺铒氟碲酸盐玻璃光纤可以研制宽带光纤放大器。3、设计制备出铒铈共掺氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为增益介质,研制出增益大于18 d B、工作波长范围覆盖1559～1620 nm的宽带光纤放大器。实验中发现通过引入适量铈离子,不仅可以增强铒离子掺杂氟碲酸盐玻璃的～1.5μm发光,还可拓宽发射光谱带宽。基于此,设计并制备出一系列铒铈共掺氟碲酸盐玻璃光纤,进一步利用2.8米长铒铈共掺氟碲酸盐玻璃光纤作为增益介质,利用工作波长为1480 nm的拉曼光纤激光器作为泵浦源,搭建出宽带铒铈共掺光纤放大器。当泵浦光功率为500 m W、信号光功率为0 d Bm时,获得了增益大于18 d B、工作波长范围覆盖1559～1620 nm的宽带光放大,相比于单掺铒氟碲酸盐玻璃光纤放大器,其工作带宽拓展了～3 nm。4、设计制备出掺钬氟碲酸盐玻璃光纤,并利用其作为增益介质搭建激光器,首次在掺钬氟碲酸盐玻璃光纤激光器中实现了十瓦量级的～2.1μm激光输出。实验中,利用30厘米长掺钬氟碲酸盐玻璃光纤作为增益介质,利用工作波长位于1980 nm的激光器作为泵浦源,搭建光纤激光器。当泵浦功率为10.56 W时,获得了最大未饱和输出功率为8.08W的～2.1μm光纤激光输出,相应的斜效率为77.21%。上述研究结果表明,掺钬氟碲酸盐玻璃光纤可用于研制高效率～2.1μm波段激光器和宽带放大器。
孙茜子[3]（2021）在《分布式光纤传感器关键技术研究》文中提出分布式光纤传感器以光纤为传感元件,具有抗电磁干扰、抗腐蚀、体积小易嵌入等优点,成为能源工业、土木工程、交通安全等领域故障诊断及事故预警的有效解决方案。其中基于受激布里渊散射（SBS）效应的布里渊时域分析（BOTDA）传感器在长距离的分布式温度、应变检测中具有突出优势,是分布式光纤传感器领域的研究热点之一。BOTDA系统自提出起经过三十多年发展,性能得到了大幅提升,然而目前还有诸多问题亟待解决。例如,通过传统算法从布里渊增益谱（BGS）中提取布里渊频移（BFS）时,在温度、应变变化区域附近的信息判断有严重误差;光脉冲编码技术和分布式拉曼放大（DRA）技术是提升BOTDA系统信噪比（SNR）、实现长距离传感的核心技术,传统编码方案在实际应用中付出了额外代价以应对解码畸变,并且难以在最少的硬件成本和测量时间下尽可能多地提升系统信噪比;分布式拉曼放大技术的相对强度噪声（RIN）和脉冲畸变问题极大地限制了对传感距离的进一步提升,为达到最佳传感性能的设计方法和工作条件尚不明确。论文针对上述BOTDA中有待突破的技术瓶颈,以提升BOTDA综合性能为目的,展开了以下几个方面的研究:1)深入研究了热点区域附近BGS出现双峰的物理机理,揭示了传统BFS提取算法处理双峰BGS产生严重误差的原因。通过求解SBS瞬态三波耦合方程,深入分析了热点附近BGS的变化规律,提出了描述双峰BGS演变的数学模型,利用该模型精确地提取了热点附近BFS。该模型能在复杂的分布式温度或应变分布情况下提供更加准确的BFS信息,全面还原沿光纤的温度或应变分布情况。2)深入研究了分布式光纤传感技术中的编解码理论,分析了各种编解码技术在分布式光纤传感系统中应用时的性能和局限性。提出了一种基于解卷积的新型光脉冲编码技术,解决了传统编码技术实现复杂、理论编码增益和系统应用中的实际编码增益相差较大问题,首次在常规分布式光纤传感器装置中,无需任何辅助硬件、不增加测量时间,使系统SNR相对于最优化单脉冲方案SNR的提升达到理论编码增益,并通过BOTDA和拉曼光时域反射计（ROTDR）实验验证了该技术。3)深入研究了基于一阶分布式拉曼放大的长距离BOTDA技术。分析了拉曼泵浦相对强度噪声对系统性能限制机理和布里渊泵浦脉冲畸变机理;证明了平衡探测可以完全消除共模的RIN噪声,从而显着提高系统SNR;提出了补偿脉冲方案,解释并解决了拉曼泵浦和布里渊泵浦脉冲之间的走离效应引起的脉冲畸变、布里渊频谱展宽和双峰现象;针对最优化一阶DRA-BOTDA系统性能问题,提出设计拉曼泵浦、脉冲、探测光输入功率的准则和方法,基于此理论并结合在线式掺铒光纤放大技术,实现了环路传感距离300km、空间分辨率2 m以及频率精度1.3 MHz的性能指标,其品质因素（FoM）达到4 ×106,刷新了 BOTDA传感器综合性能的纪录。
巩稼民,张玉蓉,毛俊杰,田宁,徐雨田,何佳蔓,尤晓磊[4]（2020）在《多泵浦与光纤级联结合的宽带拉曼光纤放大器》文中研究指明针对传统光纤通信传输系统中拉曼光纤放大器（RFA）增益带宽不足、输出增益低且输出增益不平坦的问题,设计了一种多泵浦和光纤级联相结合的宽带拉曼光纤放大器。并且推导实现增益平坦输出时所用六个泵浦光和四段光子晶体光纤（PCF）对应参数满足的约束表达式,从理论上给出了一种提高放大器增益和增益带宽的同时保证较小增益平坦度的设计方法。最后通过Matlab数值模拟,所设计的宽带拉曼光纤放大器达到了增益带宽92 nm,平均增益39.95 dB,增益平坦度0.1447 dB。
金诗文[5]（2020）在《反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究》文中指出光纤通信传输容量大、损耗低、传输频带宽且抗电磁干扰能力强,其发展涉及的范围、影响力已远远超越其本身。而相干光通信技术因其高灵敏度、更长的中继距离、更大的通信容量而成为热门研究技术。传统的相干光通信系统往往需要闭环的频率跟踪控制系统,以便本地本振光相位跟踪信号的载波相位。然而,稳定锁定载波相位漂移的复杂性使其在实际中的应用较为困难。在对反射式调制的双向相干光通信系统的研究中,减少了传统的闭环频率跟踪系统的需求,在实际工程应用中显示出较大的发展潜力。论文在反射式调制的双向相干光通信系统基础上,重点研究了光放大器在其中的应用。系统中调制信号与载波在同一根光纤内传输,这种单纤双向方式引起的背向散射噪声增加了系统的复杂性,这使得放大器在系统的应用中将考虑的噪声因素不仅仅是放大自发辐射噪声、双重瑞利背向散射噪声等,更要考虑到双向传输光纤中调制信号放大的同时载波背向散射噪声的影响。研究结果表明,在综合考虑放大自发辐射噪声、背向散射噪声等主要噪声影响后,若将双向掺铒光纤放大器或分布式拉曼光纤放大器应用于系统,在给光信号带来增益的同时也将放大背向散射噪声,这会使得系统应用价值大打折扣。而且系统只有单向传输信息,并没有双向放大的必要性。基于对系统光放大技术的进一步深刻剖析,本文考虑结合单向光放大的掺铒光纤放大器和分立式拉曼光纤放大器应用于反射式调制系统,且从理论、仿真实验方面对此进行了深刻探讨,分析了放大器的增益、噪声系数等情况,也分析了其在系统中应用时的性能表现,论证了其适用性。此外,考虑到分立式拉曼放大器泵浦效率的问题,本文也研究了一种双程放大的分立式拉曼放大器,它利用光纤布拉格光栅反射泵浦光而实现信号光的两次放大。仿真结果证明了它在提高泵浦效率方面的独特优势,也进一步改善了反射式调制系统的性能。由于背向散射噪声的影响,系统传输距离受限,其应用也局限于局域网和城域网等应用场景。但系统特殊的反射式调制方式,可在保密通信方面发挥作用。
王凯[6]（2019）在《基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究》文中认为当今,由人工智能引领的新一轮技术革命和产业变革方兴未艾,在边缘计算、物联网、移动互联网和脑科学等新技术新理念的驱动下,各类业务产生的数据量呈现爆炸性增长,对光纤通信系统的传输速率、传输带宽和传输距离提出了更高的要求。全光放大器作为光纤通信系统中的关键设备之一,面临着更高增益、更宽带宽、更低噪声和更佳平坦度等放大性能的严峻挑战。随着非线性增益介质材料制造技术和高性能激光技术不断取得突破,光纤参量放大器（FOPA）为未来光纤通信的全光放大问题提供了一种可行的技术方案。基于四波混频的FOPA能够灵活调配参量增益,可在任意通信波段为信号提供高增益和宽带平坦的全光放大,而且FOPA的噪声性能更加突出,尤其是当FOPA工作在相位敏感模式时,理论上的噪声指数（NF）能够达到0dB,实现超低噪全光放大。此外,FOPA还具有超快响应、波长变换、全光采样、3R再生和相位压缩等特性。因此,FOPA作为一种超低噪全光放大器成为国内外的研究热点。本论文针对基于高非线性光纤的相位不敏感（PI）和相位敏感（PS）FOPA的增益和噪声性能进行理论和实验研究,提出了级联型相位敏感FOPA的增益均衡方案、光正交频分复用（OFDM）信号低噪传输方案和多级级联FOPA的宽带增益平坦优化方案,以满足高速率、大容量、长距离光纤通信系统的放大需求。本论文的主要研究工作和创新点包括:1.基于色散补偿光纤的PS-FOPA增益均衡方案研究在级联型PS-FOPA的增益理论研究基础上,提出了一种基于色散补偿光纤的参量增益均衡方案,该方案利用色散补偿光纤抑制信号光和闲频光在相位调整过程的色散影响,减小级联型PS-FOPA增益谱的波动。并通过10信道波分复用（WDM）信号对该方案的均衡效果进行验证。研究结果表明:该方案能够有效降低放大后WDM信号的输出光功率差,经过均衡后信道间光功率差减小了 14dB,使各信道信号均能达到无误码传输,有效提升了 PS-FOPA与WDM系统的兼容性。2.一级联型PS FOPA低噪声传输方案研究在级联型PS-FOPA噪声性能理论和实验研究基础上,提出了一种空子载波间插的OFDM信号低噪声传输方案。该方案使用相位敏感参量放大级联结构在线放大空子载波间插OFDM信号,能够有效抑制泵浦转移噪声的影响,提高光放大器的噪声性能。研究结果表明:这种空子载波间插的OFDM信号在级联型PS-FOPA中具有更好的低噪声传输特性,能够有效提高系统的传输距离。3.多级级联PI-FOPA宽带增益平坦优化方案研究在研究差分进化算法基础上,提出了多级级联PI-FOPA宽带增益平坦优化方案。通过构建多级级联PI-FOPA数学模型和改进的差分进化算法实现PI-FOPA参量增益谱的宽带平坦优化。仿真研究结果表明,经过对四段HNLF增益介质级联结构进行优化,仿真得到了400nm增益带宽、20dB平均参量增益和小于0.5dB增益波动的PI-FOPA增益谱。4.多级级联PS-FOPA宽带增益平坦优化方案研究在PI-FOPA宽带增益平坦性优化方案基础上,提出了多级级联PS-FOPA宽带增益平坦优化设计方案。利用多级级联PS-FOPA的数学模型和改进的差分进化算法实现PS-FOPA参量增益谱的宽带平坦优化,并得到最优的HNLF增益介质参数组合。仿真研究结果表明,经过四段增益介质优化,仿真得到了 225nm增益带宽、10.9dB平均参量增益和小于0.4dB增益波动的PS-FOPA增益谱。
盛立文[7]（2019）在《光纤中微弱回波光信号的布里渊放大技术研究》文中研究指明针对诸如激光焊接、激光雷达,以及智能驾驶等领域具有强光背景噪声下微弱光信号检测的技术难点,提出了利用单模光纤中受激布里渊散射（Stimulated Brillouin scattering,SBS）光放大的方法来实现强光背景下微弱信号的探测成像。该方法将具有布里渊增益带宽窄、低泵浦功率注入条件下获得高增益,以及体积小重量轻等优点的光纤与SBS放大效应相结合,使之具有重要的研究意义。因此,本文对实现强光背景噪声下光纤中微弱光信号高增益SBS放大成像的两个关键性问题开展了理论和实验研究,研究如何获得高增益放大和如何抑制SBS放大过程中脉冲时域波形的畸变。本论文从SBS耦合波方程出发,建立了包含分布式噪声的时域布里渊放大理论模型,借助此模型开展了单模光纤中SBS放大的理论研究,为第3章闭环SBS放大的实验研究提供理论支撑;通过对光纤介质中SBS放大的时域模型进行傅里叶变换,获得支撑第5章实验研究的频域宽带布里渊增益谱的理论计算模型。根据时域和频域的SBS模型,分别对单模光纤中单谱线泵浦作用下的窄带SBS放大过程和离散多谱线泵浦作用下的脉冲时域波形畸变校正过程进行了数值研究。针对窄带SBS放大,研究了光纤布里渊放大器的信号增益和信噪比随注入的泵浦光功率、Stokes光峰值功率、Stokes脉宽和单模光纤长度等参数的变化规律,获得了优化性能参数的条件;针对时域波形畸变的校正,首先对影响展宽后布里渊增益光谱带宽的主要因素进行分析:即谱线条数和相邻谱线间隔。固定各条离散谱线间的频率间隔,研究了不同增益谱带宽对SBS放大过程中脉冲波形畸变特性的影响。研究表明:信号增益随注入泵浦光功率和信号光脉宽的增加而提高,随注入信号光峰值功率的增加而下降,信噪比随注入泵浦光功率和信号光脉宽的增加而下降,随注入信号光峰值功率的增加而提高;采用离散多谱线泵浦,可以有效地抑制SBS放大过程中的波形畸变,Stokes光频域谱与光纤介质的布里渊增益谱相关性越高,对弱信号低畸变和高增益的放大越显着。为了实现强光背景噪声下微弱信号的高增益成像。本文开展了闭环光纤中SBS放大的实验研究,研究泵浦光、信号光、介质等参数对SBS放大特性的影响来获得微弱信号高增益放大的实验参数。实验中对4.3×10-7W的微弱脉冲Stokes光信号进行了放大,获得了107的信号增益,信噪比约为14d B。实验结果与数值计算结果基本相符并为开环链路下SBS的高增益放大研究提供了数据支撑。为了贴近实际应用背景要求进行了开环SBS放大实验,实验中对4.3×10-7W的微弱脉冲Stokes光信号实现了106放大,信噪比约为11d B。由于,无论在闭环还是开环情况下,采用光纤中的SBS放大技术都可以实现微弱信号的高增益放大。所以,本文以强光背景噪声场下目标成像为应用背景,通过直接探测目标物散射回波光信号进行了窄带SBS放大成像实验研究,成功获得淹没于强光噪声下探测目标的清晰图像。为了实现强光背景噪声下窄脉冲微弱信号的高增益成像,即针对实现窄脉冲低畸变放大的问题,研究了多频强度调制产生宽带泵浦的SBS放大技术。首先利用此方法研究了50ns脉冲在布里渊增益谱带宽为200MHz作用下的SBS放大和波形畸变特性。研究表明:利用宽带泵浦的SBS放大方法,既可以实现微弱信号的高增益放大,又可以极大的降低窄脉冲SBS放大输出的波形畸变。接着研究了5ns脉冲在布里渊增益谱带宽为419.5MHz和600MHz作用下的SBS放大和波形畸变特性。实验结果表明:对于5ns高斯型Stokes信号光脉冲,选取频域峰值2%处对应的频域宽度（419.5MHz）作为宽带泵浦光的带宽是一个既可以保证波形畸变最低又可以保证信噪比最高的合理值。同时,以强光背景噪声场下目标成像为应用背景,通过直接探测目标物散射回波光信号进行了宽带SBS放大成像实验研究。结果表明,利用单模光纤作为介质可以实现强光背景噪声中微弱光回波信号的高增益SBS放大,并对淹没于强光噪声下的目标成像。
郭骋[8]（2019）在《少模光纤参量放大器的理论和实验研究》文中提出随着单模光纤通信系统逐渐逼近其容量极限,空分复用技术因其在提高通信容量上所展现出的巨大潜力而受到越来越多的关注。少模光纤放大器是长距离空分复用系统中的关键器件,而模间增益差是衡量少模光纤放大器工作特性的重要指标。然而,研制同时实现高增益,低噪声,多模式增益均衡放大的少模光纤放大器依然是一个挑战。针对这一问题,本文从理论和实验两方面出发,研究了少模光纤参量放大器。首先根据模内四波混频的相位匹配条件,设计了一种适用于参量放大的两模光纤,实现了通信波段两模式的增益均衡放大并分析了随机耦合对参量增益的影响。在此基础上,又设计了一种椭圆纤芯的四模参量放大光纤以消除简并模式间的随机耦合。随后,实验研究了少模光纤参量放大器的增益特性,特别是其对入射光场偏振和空间模式的依赖特性。接下来,利用非线性相移和模内四波混频两种方法测量了少模光纤高阶模的等效非线性系数。最后,考虑到基于少模光纤的量子通信也在引起越来越多的关注,实验制备了通信波段不同空间模式的量子关联光子对,为进一步制备空间模式纠缠态奠定了基础。本论文的主要创新点包括:1.根据模内四波混频的相位匹配条件,设计了两种结构简单的色散位移少模光纤,分别实现了通信波段的两模式和无模式耦合的四模式增益均衡参量放大,并分析了随机耦合及偏振模色散对少模参量放大器的影响。2.实验研究了模内和模间四波混频过程的增益特性,并着重分析了它们的偏振和模式依赖特性。利用模内四波混频过程,首次演示了通信波段的少模参量放大器,LP01和LP11模信号的增益分别为21.7 d B和4.2 d B。3.提出了两种测量少模光纤中等效非线性系数的方法,分别是基于非线性相移的测量法和基于模内四波混频过程的测量法。实际测量了少模光纤高阶模的模内和模间非线性系数及其衰减系数,测量结果与理论预期相符。4.利用模间四波混频过程,实验制备了通信波段不同空间模式的关联光子对,同时分辨出光子对的频率,偏振和空间模式,并分析了拉曼噪声光子的偏振和模式特性。符合计数测量得到了28的符合计数率与随机符合计数率之比,验证了光子对的量子关联特性。
孙世林[9]（2018）在《远程大规模光纤水听器系统光纤拉曼放大技术研究》文中提出干涉型光纤水听器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、灵敏度高、便于复用组网、动态范围大和远程传输等特点而广泛应用于石油天然气勘探、水声物理研究和水下目标探测等。随着光纤水听器技术的日趋成熟以及应用需求的不断提升,光纤水听器阵列的规模不断扩大,光纤传输距离也扩展至数百公里。传输距离的提高与水听器阵列规模的不断扩大导致系统的光损耗急剧增加。为了实现光纤水听器对微弱声信号的有效探测,必须对远程传输的光信号进行有效的放大以补偿系统损耗。故满足光纤水听器系统增益、带宽、噪声特性等要求的光放大器设计至关重要。多波长的光纤拉曼放大技术具有增益带宽宽、噪声低等优势,并且可以通过合理选择泵浦光的数量、波长、功率实现任意的增益谱。因此,光纤拉曼放大器适合于对远程大规模光纤水听器中微弱模拟光信号的放大,对光纤拉曼放大器的研究具有着明确和急迫的应用需求。本论文研究了光纤拉曼放大器的基本特性,分别对脉冲光和连续光的拉曼模型做了数值仿真计算;深入研究了光纤拉曼放大系统中的非线性效应的影响,并提出了抑制方案;重点开展了远程大规模光纤水听器系统中光纤拉曼放大器的增益平坦的优化设计工作。本论文的主要结论和创新点归纳如下:1、在分别阐述脉冲光和连续光的拉曼放大理论模型的基础上,采用四阶亚当斯预测-校正法对连续光放大进行数值计算,提高了运算效率和计算精度;结合并行双向算法和四阶亚当斯预测-校正法对脉冲光放大进行数值计算,由于并行双向算法更符合光传播的物理本质,因此结合了该算法能更高效、精确地仿真脉冲光的拉曼放大过程,从而提高运算效率和计算精度。2、提出了采用并行双向四阶亚当斯预测-校正算法对光纤拉曼放大系统中的受激布里渊散射的理论模型进行数值计算。数值计算的结果表明前向泵浦的拉曼泵浦光对受激布里渊散射影响较大,后向泵浦的拉曼泵浦光对受激布里渊散射的影响一般可以忽略。实验证明了相位调制技术可以有效抑制光纤拉曼放大系统中的受激布里渊散射,并且抑制效果随着相位调制的调制幅度和调制频率的增加而增强。3、提出了两步法研究光纤拉曼放大系统中的调制不稳定性的理论模型,即首先忽略调制不稳定性计算信号光的拉曼增益沿光纤的分布;然后用计算所得拉曼增益分布取代非线性薛定谔方程中的光纤损耗项,求解修正后的薛定谔方程得出调制不稳定性的增益谱。数值计算的结果表明,调制不稳定性的阈值会随着拉曼泵浦光功率的增加而降低,在相同拉曼泵浦光功率下,相比于后向拉曼泵浦,采用前向拉曼泵浦的远程光纤系统有着更低的调制不稳定性阈值。搭建了实验系统测量光纤拉曼放大系统中的调制不稳定性增益谱和阈值,测试结果与数值计算结果吻合良好。4、理论和实验研究了光纤拉曼放大器的最优化设计。在泵浦波长固定和不固定两种情形下,采用遗传算法分别对净增益平坦化和任意输入信号谱的平坦输出的光纤拉曼放大器进行了优化设计。实验验证了具有两个固定波长泵浦源的光纤拉曼放大器对任意输入信号谱的光信号具有输出平坦化性能。5、搭建了100 km无中继16重波分和8重时分混合复用128基元光纤水听器系统。采用4支波长固定的拉曼泵浦光源,通过优化设计泵浦光功率,实现任意输入信号谱的输出平坦化,光纤水听器的相位噪声在1 kHz处达到～-90dB re rad/Hz1/2。
孔令超[10]（2018）在《高功率光纤激光模式控制关键技术研究》文中指出热致模式不稳定TMI（Transverse mode instability,简称TMI）已成为制约近衍射极限激光功率提升的首要瓶颈,本文以高功率光纤放大器中模式控制为研究对象,从弯曲光纤放大器的TMI机理入手,建立了弯曲光纤放大器中的热致折射率变化理论模型、弯曲光纤放大器的TMI理论模型、弯曲光纤放大器中受激拉曼散射效应（Stimulated Raman scattering,简称SRS）引起的TMI理论模型以及多波长泵浦弯曲光纤放大器的TMI理论模型,并提出采用915 nm和976 nm的波谱合束多波长LD后向泵浦光纤放大器,以抑制高功率光纤放大器的TMI,实现更高功率近衍射极限光纤激光输出。论文主要的内容和结论如下:一、弯曲增益光纤中的热致模式弯曲损耗变化及对光纤放大器输出特性影响的理论研究首先,本文结合热传导方程和保角变换,建立了弯曲增益光纤中热致折射率变化的理论模型,首次实现了对弯曲增益光纤中热致模式弯曲损耗的求解。其次,数值模拟了常规阶跃折射率20/400增益光纤中的热致弯曲损耗变化及其对有效单模运转条件的影响。仿真结果表明,热致折射率变化会引起基模（Fundamental Mode,简称FM）和高阶模式（Higher order mode,简称HOM）的弯曲损耗呈近似指数形式下降,必须根据增益光纤的局部热负载,选择合适的弯曲半径,以保证增益光纤满足有效单模运转条件。最后,建立了考虑热致弯曲损耗变化的掺镱光纤放大器模型,数值模拟了热致弯曲损耗变化对光纤放大器输出特性的影响。结果表明:后向泵浦光纤放大器的HOM抑制远优于前向泵浦光纤放大器,而对于螺旋盘绕方式的前向泵浦光纤放大器,泵浦光和信号光应从增益光纤的外圈（大半径端）注入,实现最优的转换效率和光束质量。二、弯曲光纤放大器中TMI的理论和实验研究首先,结合局部模式理论,考虑弯曲增益光纤中的热致折射率变化引起的模式传输特性改变,建立了弯曲光纤放大器中TMI的理论模型。其次,对弯曲光纤放大器中的TMI进行了数值模拟。仿真结果表明:热负载不仅导致HOM弯曲损耗降低,还进一步增强了FM与HOM的耦合;在前向泵浦光纤放大器中,TMI会引起热致纤芯激光泄露现象,即HOM在增益光纤前段被激发,并在增益光纤后段泄露至内包层中;后向泵浦光纤放大器具有更强的增益饱和效应,并且热负载主要集中在增益光纤尾端,可以消除热致纤芯激光泄露现象。最后,对前向泵浦、后向泵浦弯曲光纤放大器的TMI开展了实验研究,验证了前向泵浦弯曲光纤放大器中存在热致纤芯激光泄露现象,并采用915 nm后向泵浦光纤放大器抑制了该现象,并实现了3.1 kW激光输出,相比于915 nm前向泵浦放大器,最大输出功率提升了18%。三、弯曲光纤放大器中SRS引起TMI的理论研究首先,基于弯曲光纤放大器中TMI的理论分析,综合考虑SRS引起的热负载,建立了弯曲光纤放大器中SRS引起TMI的理论模型。其次,对前向泵浦弯曲光纤放大器中SRS引起的TMI进行了数值模拟,分析了其中多种效应的物理过程。仿真结果表明,拉曼光的放大不仅导致增益光纤尾端HOM的弯曲损耗降低,也进一步增强了信号光FM和信号光HOM的耦合,并最终导致信号光HOM从光纤放大器中输出,因此减小弯曲半径不能抑制SRS引起的TMI。最后,深入分析了影响SRS引起TMI的因素。结果表明:缩短增益光纤长度,可以抑制SRS效应,进而抑制SRS引起的TMI;降低放大器的种子光功率,可以抑制SRS引起的TMI,但会触发Yb3+增益引起的TMI;提升放大器的种子光功率,可以抑制Yb3+增益引起的TMI,但是会触发SRS引起的TMI;后向泵浦方式具有更高的SRS阈值和更强的增益饱和效应,可以同时抑制Yb3+增益引起的TMI和SRS引起的TMI。四、多波长泵浦弯曲光纤放大器中TMI的理论和实验研究首先,基于弯曲光纤放大器中SRS引起的TMI理论分析,结合速率方程求解了多波长泵浦情况下的小信号增益,建立了多波长泵浦弯曲光纤放大器中TMI的理论模型。其次,对多波长前向泵浦弯曲光纤放大器的TMI开展了数值模拟和实验研究。仿真和实验结果均表明,在前向泵浦弯曲光纤放大器中,相比于976 nm单波长泵浦,采用915 nm和976 nm多波长泵浦可以抑制热致纤芯激光泄露现象,提升弯曲光纤放大器的最大输出功率。最后,对915 nm后向泵浦、976 nm后向泵浦以及基于915 nm和976 nm波谱合束的多波长LD后向泵浦25/400弯曲光纤放大器中的TMI阈值进行了数值模拟,得到976 nm功率的最佳比例为60%。结果表明,基于915 nm和976 nm波谱合束的多波长LD后向泵浦光纤放大器,具有更好的SRS抑制和更强的增益饱和效应,可以同时抑制SRS引起的TMI和Yb3+增益引起的TMI,是实现高功率近衍射极限光纤激光的更优方案。
二、Gain Variation with Raman Amplifier Parameters and Its Restoration（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Gain Variation with Raman Amplifier Parameters and Its Restoration（论文提纲范文）
（1）基于粒子群优化算法的超长距传输系统拉曼放大器特性研究（论文提纲范文）
| 1 拉曼放大器最优结构分析 |
| 2 基于粒子群算法的最优结构求解 |
| 3 实验验证 |
| 4 结束语 |
（2）Er3+、Ho3+掺杂氟碲酸盐光纤的制备及宽带光纤放大器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景与意义 |
| 1.2 掺铒光纤放大器的研究进展 |
| 1.2.1 基于石英光纤的光放大研究进展 |
| 1.2.2 基于氟化物光纤的光放大研究进展 |
| 1.2.3 基于铋酸盐材料的光放大研究进展 |
| 1.2.4 基于磷酸盐材料的光放大研究进展 |
| 1.2.5 基于碲酸盐材料的光放大研究进展 |
| 1.3 新波段的研究进展 |
| 1.4 掺铒光纤放大器面临的问题 |
| 1.5 本论文的主要内容 |
| 第2章 铒离子的发光机理和光纤放大器的工作原理 |
| 2.1 铒离子的发光机理 |
| 2.1.1 铒离子的能级分布 |
| 2.1.2 Stark能级 |
| 2.1.3 Judd-Oflet(J-O)理论 |
| 2.1.4 吸收截面和发射截面 |
| 2.2 掺铒光纤放大器的数值模拟 |
| 2.2.1 掺铒光纤放大器的工作原理 |
| 2.2.2 理论模型 |
| 2.2.3 模拟结果 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐光纤的制备及光纤放大器研究 |
| 3.1 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃的制备 |
| 3.1.1 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃的制备工艺 |
| 3.1.2 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃组分的确定 |
| 3.2 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃的表征 |
| 3.2.1 密度 |
| 3.2.2 折射率 |
| 3.2.3 热机械性能 |
| 3.2.4 拉曼光谱 |
| 3.2.5 抗潮解性能 |
| 3.2.6 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃的透过光谱 |
| 3.2.7 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃中的~1.5μm发光性能 |
| 3.2.8 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃中的J-O理论参数计算 |
| 3.2.9 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃中Er~(3+)的吸收发射截面 |
| 3.2.10 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃中Er~(3+)的的增益截面 |
| 3.3 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃光纤的制备 |
| 3.3.1 预制棒的制备 |
| 3.3.2 预制棒套管的制备 |
| 3.3.3 光纤拉制 |
| 3.4 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃光纤的表征 |
| 3.4.1 光纤的抗弯曲能力 |
| 3.4.2 光纤的端面 |
| 3.4.3 光纤中的折射率分布 |
| 3.4.4 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃光纤的损耗 |
| 3.5 基于Er~(3+)掺杂氟碲酸盐光纤的宽带光纤放大器研究 |
| 3.5.1 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐光纤放大器的增益测试方法 |
| 3.5.2 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐光纤的宽带光放大性质 |
| 3.6 Er~(3+)掺杂氟碲酸盐光纤放大器的数值模拟 |
| 3.7 辅助泵浦对Er~(3+)掺杂氟碲酸盐光纤放大器的性能影响 |
| 3.7.1 辅助泵浦下光纤放大器的增益测试方法 |
| 3.7.2 辅助泵浦下氟碲酸盐玻璃光纤中的宽带光放大研究 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃光纤的制备及光纤放大器研究 |
| 4.1 Er~(3+)离子与Ce~(3+)离子间的能级转换 |
| 4.2 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃的制备与表征 |
| 4.2.1 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃的制备 |
| 4.2.2 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃的透过光谱 |
| 4.2.3 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃中的~1.5μm发光性能发光性能 |
| 4.2.4 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃中Er~(3+)的吸收发射截面 |
| 4.2.5 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃中Er~(3+)的的增益截面 |
| 4.3 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃光纤的制备与表征 |
| 4.3.1 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃光纤的制备 |
| 4.3.2 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃光纤的端面 |
| 4.3.3 Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃光纤的损耗 |
| 4.4 基于Ce~(3+)/Er~(3+)共掺氟碲酸盐光纤的宽带光纤放大器研究 |
| 4.5 Er~(3+)/Ce~(3+)共掺氟碲酸盐玻璃光纤放大器的数值模拟 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 Ho~(3+)掺杂氟碲酸盐微结构玻璃光纤~2.1μm激光性质研究 |
| 5.1 Ho~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃的制备与表征 |
| 5.1.1 Ho~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃的制备 |
| 5.1.2 Ho~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃的发光光谱 |
| 5.1.3 Ho~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃的透过光谱 |
| 5.1.4 Ho~(3+)在氟碲酸盐玻璃中的吸收截面和受激发射截面 |
| 5.1.5 Ho~(3+)在氟碲酸盐玻璃中的增益截面 |
| 5.2 Ho~(3+)掺杂氟碲酸盐光纤的制备 |
| 5.3 Ho~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃光纤~2.1μm激光性能研究 |
| 5.4 Ho~(3+)掺杂氟碲酸盐玻璃光纤~2.1μm激光输出特性的数值模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间学术论文发表情况 |
| 致谢 |
（3）分布式光纤传感器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 分布式光纤传感器分类 |
| 1.2.1 基于瑞利散射的光时域反射计 |
| 1.2.2 基于拉曼散射的光时域反射计 |
| 1.2.3 基于自发布里渊散射的光时域反射计 |
| 1.2.4 基于受激布里渊散射的光时域分析仪 |
| 1.3 BOTDA的性能评估与优化 |
| 1.3.1 BOTDA系统的性能指标 |
| 1.3.2 BOTDA系统的信噪比 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 受激布里渊散射 |
| 2.1.1 电致伸缩效应 |
| 2.1.2 瞬态三波耦合方程 |
| 2.1.3 稳态三波耦合方程 |
| 2.1.4 BFS与温度和应变的依赖关系 |
| 2.2 BOTDA系统性能受限的物理机制 |
| 2.2.1 BOTDA系统的探测光限制 |
| 2.2.2 BOTDA系统的脉冲限制 |
| 2.2.3 BOTDA系统的信号处理 |
| 2.3 光脉冲编码技术 |
| 2.3.1 Golay编码方案 |
| 2.3.2 Simplex编码方案 |
| 2.3.3 Cyclic编码方案原理 |
| 第三章 BOTDA系统热点BGS拟合技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BGS数学模型 |
| 3.3 双峰BGS数学模型 |
| 3.4 双峰BGS拟合算法 |
| 3.4.1 双峰BGS拟合算法的实现 |
| 3.4.2 实验验证与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于解卷积的光脉冲编解码技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于解卷积的编码解码原理 |
| 4.3 编码增益理论极限 |
| 4.4 分布式遗传算法DGA |
| 4.5 实验验证与讨论 |
| 4.5.1 实验验证 |
| 4.5.2 编码方案噪声 |
| 4.6 各编码方案性能比较 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 基于一阶拉曼放大的超长距离BOTDA系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 DRA-BOTDA系统的优化 |
| 5.2.1 平衡探测消除RIN噪声 |
| 5.2.2 输入光功率的优化方法 |
| 5.3 一阶DRA-BOTDA系统的脉冲畸变 |
| 5.3.1 脉冲畸变及解决方案 |
| 5.3.2 实验验证 |
| 5.4 超长距离DRA-BOTDA系统 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 论文工作展望 |
| 参考文献 |
| 缩略词汇 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文及专利目录 |
（4）多泵浦与光纤级联结合的宽带拉曼光纤放大器（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 基本原理 |
| 2.1 拉曼基本放大原理 |
| 2.2 宽带拉曼光纤放大器结构 |
| 2.3 增益平坦化原理 |
| 3 仿真结果与分析 |
| 3.1 仿真结果 |
| 3.2 影响因素分析 |
| 3.2.1 泵浦光功率对放大器的影响 |
| 3.2.2 光纤长度对放大器的影响 |
| 4 结 论 |
（5）反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 课题的研究意义 |
| 1.3 本文章节安排 |
| 第二章 光放大器理论基础及物理模型 |
| 2.1 EDFA理论基础 |
| 2.1.1 光与物质的作用 |
| 2.1.2 Er~(3+)能级结构 |
| 2.2 EDFA的物理模型 |
| 2.2.1 EDFA的速率—传输方程 |
| 2.2.2 EDFA的简化理论模型 |
| 2.2.3 EDFA的结构组成 |
| 2.3 RFA理论基础 |
| 2.4 RFA物理模型 |
| 2.4.1 RFA的传输方程 |
| 2.4.2 数值分析方法求解 |
| 2.4.3 RFA的结构组成 |
| 2.5 EDFA/RFA的工作特性 |
| 2.5.1 增益特性 |
| 2.5.2 噪声特性 |
| 2.5.3 应用方式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 反射式调制系统及其光放大器设计 |
| 3.1 新型反射式调制系统简介 |
| 3.1.1 系统结构及其原理 |
| 3.1.2 系统的应用价值 |
| 3.1.3 系统的主要噪声 |
| 3.2 EDFA在反射式调制系统中的应用分析 |
| 3.2.1 双向EDFA在系统中的应用简析 |
| 3.2.2 结合单向光放大的EDFA结构 |
| 3.3 RFA在反射式调制系统中的应用分析 |
| 3.3.1 分布式RFA在系统的应用简析 |
| 3.3.2 分立式RFA在系统的应用简析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 系统性能分析及结构优化 |
| 4.1 实验系统结构简介 |
| 4.2 反射式调制系统的实验研究 |
| 4.3 基于DCF的分立式RFA结构优化与系统仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
（6）基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光放大器概述 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 FOPA的研究进展 |
| 1.2.2 FOPA增益和带宽性能研究 |
| 1.2.3 FOPA噪声特性的研究 |
| 1.2.4 FOPA增益平坦性研究 |
| 1.2.5 FOPA应用研究 |
| 1.2.6 相位敏感型FOPA研究 |
| 1.3 论文研究内容和创新点 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 参考文献 |
| 第二章 FOPA的增益与噪声理论 |
| 2.1 四波混频效应 |
| 2.2 参量放大过程 |
| 2.3 相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.1 基于χ~((2))介质的相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.2 基于χ~((3))介质的相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.3 级联型相位敏感光纤参量放大器的增益理论 |
| 2.3.4 级联型相位敏感光纤参量放大器的噪声理论 |
| 2.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 FOPA的增益性能研究 |
| 3.1 单泵浦PI-FOPA增益的实验研究 |
| 3.1.1 单泵浦PI-FOPA的实验装置 |
| 3.1.2 单泵浦PI-FOPA的实验研究与分析 |
| 3.2 单泵浦PS-FOPA增益的实验研究 |
| 3.2.1 单泵浦PS-FOPA的实验装置 |
| 3.2.2 单泵浦PS-FOPA的实验研究与分析 |
| 3.3 级联型PS-FOPA增益均衡方案研究 |
| 3.3.1 方案设计 |
| 3.3.2 实验装置 |
| 3.3.3 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 FOPA的噪声性能研究 |
| 4.1 单泵浦PI-FOPA噪声研究 |
| 4.1.1 放大量子噪声 |
| 4.1.2 泵浦转移噪声 |
| 4.1.3 拉曼额外噪声 |
| 4.2 级联型PS-FOPA噪声研究 |
| 4.2.1 放大量子噪声 |
| 4.2.2 泵浦转移噪声 |
| 4.2.3 拉曼额外噪声 |
| 4.3 一种空子载波间插的OFDM信号低噪声传输方案研究 |
| 4.3.1 方案设计 |
| 4.3.2 实验装置 |
| 4.3.3 结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 FOPA宽带增益平坦优化研究 |
| 5.1 多级级联型FOPA数学模型 |
| 5.1.1 多级级联型PI-FOPA数学模型 |
| 5.1.2 多级级联型PS-FOPA数学模型 |
| 5.2 FOPA增益平坦性优化算法研究 |
| 5.2.1 编码设定 |
| 5.2.2 初始化操作 |
| 5.2.3 变异操作 |
| 5.2.4 交叉操作 |
| 5.2.5 选择操作 |
| 5.2.6 终止操作 |
| 5.3 仿真优化 |
| 5.3.1 多级级联型PI-FOPA仿真优化 |
| 5.3.2 多级级联型PS-FOPA仿真优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录1: 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术成果 |
（7）光纤中微弱回波光信号的布里渊放大技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微弱光信号放大技术研究进展 |
| 1.2.1 光参量放大技术 |
| 1.2.2 受激拉曼放大技术 |
| 1.2.3 布里渊四波混频放大技术 |
| 1.3 受激布里渊放大技术 |
| 1.3.1 窄带布里渊放大技术 |
| 1.3.2 宽带布里渊放大技术 |
| 1.4 国内外激光成像技术研究进展 |
| 1.5 国内外研究现状简析 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 微弱光信号布里渊放大理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 布里渊散射理论模型 |
| 2.2.1 一般描述 |
| 2.2.2 方程描述 |
| 2.3 微弱光信号布里渊放大的数值研究 |
| 2.3.1 信号光参数对放大性能的影响 |
| 2.3.2 泵浦光参数对放大性能的影响 |
| 2.3.3 光纤参数对放大性能的影响 |
| 2.3.4 频率失谐对放大性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 闭环光纤中微弱光信号的布里渊放大研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤布里渊放大器的噪声与布里渊阈值的实验观测 |
| 3.2.1 光纤布里渊放大器的噪声光谱特性 |
| 3.2.2 布里渊阈值测量的实验装置与结果 |
| 3.3 闭环光纤中微弱光信号布里渊放大的实验研究 |
| 3.3.1 光纤中的布里渊频移测量 |
| 3.3.2 闭环光纤中微弱光信号的布里渊放大实验装置 |
| 3.3.3 闭环光纤中微弱光信号的布里渊放大实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 开环光纤中微弱光信号的布里渊放大研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 回波损耗的实验研究 |
| 4.3 开环光纤中微弱光回波信号布里渊放大的实验研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验结果与分析 |
| 4.4 基于轨道角动量模式滤波的信噪比增强技术研究 |
| 4.4.1 实验原理及装置 |
| 4.4.2 实验结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 强光背景噪声下的布里渊放大成像研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 强光背景噪声下的窄带布里渊成像研究 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 实验结果与分析 |
| 5.3 宽带泵浦的受激布里渊放大研究 |
| 5.3.1 基于多频强度调制的离散多谱线产生理论 |
| 5.3.2 基于多频强度调制的离散线状增益谱仿真研究 |
| 5.3.3 基于多频强度调制的多线增益谱实验研究 |
| 5.3.4 基于多频强度调制泵浦的受激布里渊放大实验研究 |
| 5.4 强光背景噪声下的宽带布里渊成像研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）少模光纤参量放大器的理论和实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 空分复用与少模光纤 |
| 1.2 少模光纤放大器 |
| 1.2.1 少模掺铒光纤放大器 |
| 1.2.2 少模光纤拉曼放大器 |
| 1.2.3 少模光纤参量放大器 |
| 1.3 光纤中的非线性效应 |
| 1.4 少模光纤四波混频的研究现状 |
| 1.5 基于少模光纤的量子关联光子对 |
| 1.6 本文的主要内容和创新点 |
| 第2章 光场在光纤中的传输理论 |
| 2.1 光纤模式理论 |
| 2.1.1 波动方程 |
| 2.1.2 阶跃折射率光纤中的模式 |
| 2.1.3 渐变折射率光纤中的模式 |
| 2.2 光场在光纤中的传输 |
| 2.2.1 光纤中的色散 |
| 2.2.2 单模光纤中的脉冲传输方程 |
| 2.2.3 多模光纤中的脉冲传输方程 |
| 2.3 少模光纤中的线性模式耦合 |
| 2.3.1 线性模式耦合理论 |
| 2.3.2 随机耦合对少模光纤非线性效应的影响 |
| 2.3.3 弱耦合条件下的Manakov方程 |
| 2.3.4 强耦合条件下的Manakov方程 |
| 2.3.5 少模光纤中的偏振模色散和主模 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 少模光纤参量放大器的理论研究 |
| 3.1 光纤中的四波混频理论 |
| 3.1.1 单模光纤中的四波混频理论 |
| 3.1.2 多模光纤中的四波混频理论 |
| 3.1.3 两模光纤中的模内四波混频过程 |
| 3.1.4 两模光纤中的模间四波混频 |
| 3.2 圆芯两模参量放大光纤设计 |
| 3.2.1 光纤结构及色散特性 |
| 3.2.2 两模参量放大器的增益特性及随机耦合的影响 |
| 3.2.3 两模参量放大光纤的设计容差 |
| 3.3 椭圆纤芯四模参量放大光纤设计 |
| 3.3.1 光纤结构及色散特性 |
| 3.3.2 四模参量放大光纤的增益特性 |
| 3.3.3 四模参量放大光纤的设计容差 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 少模光纤参量放大的实验研究 |
| 4.1 模式复用/解复用技术 |
| 4.2 少模光纤的色散测量 |
| 4.2.1 少模光纤色散测量原理 |
| 4.2.2 少模光纤的色散测量 |
| 4.3 模间四波混频过程增益特性的实验研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验过程和结果 |
| 4.4 模内四波混频过程增益特性的实验研究及通信波段参量放大 |
| 4.4.1 实验装置 |
| 4.4.2 模内四波混频增益特性研究 |
| 4.4.3 通信波段参量放大实验 |
| 4.5 本章小节 |
| 第5章 少模光纤等效非线性系数测量 |
| 5.1 基于非线性相移的少模光纤等效非线性系数测量 |
| 5.1.1 测量原理 |
| 5.1.2 实验装置与测量结果 |
| 5.2 基于模内四波混频的少模光纤等效非线性系数测量 |
| 5.3 本章小节 |
| 第6章 基于少模光纤的量子关联光子对 |
| 6.1 自发模间四波混频产生关联光子的量子理论 |
| 6.1.1 理论基础 |
| 6.1.2 拉曼散射背景噪声对关联光子对纯度的影响 |
| 6.2 通信波段不同空间模式关联光子对的制备 |
| 6.2.1 实验装置 |
| 6.2.2 关联光子对的模式特性 |
| 6.2.3 关联光子对的纯度测量 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 课题工作总结 |
| 7.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）远程大规模光纤水听器系统光纤拉曼放大技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 远程大规模光纤水听器阵列研究概述 |
| 1.3 光纤拉曼放大技术研究概述 |
| 1.4 光纤拉曼放大器的增益平坦设计研究进展 |
| 1.5 论文的研究内容 |
| 第二章 光纤拉曼放大器研究 |
| 2.1 常见的光纤放大器 |
| 2.2 光纤拉曼放大器的理论模型与数值计算 |
| 2.2.1 光纤中的受激拉曼散射 |
| 2.2.2 连续光的拉曼放大理论模型与数值计算 |
| 2.2.3 脉冲光的拉曼放大理论模型与数值计算 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 光纤拉曼放大系统中受激布里渊散射研究 |
| 3.1 光纤受激布里渊散射 |
| 3.1.1 受激布里渊散射的基本概念 |
| 3.1.2 理论模型 |
| 3.1.3 数值仿真 |
| 3.2 光纤拉曼放大系统中的受激布里渊散射 |
| 3.2.1 理论模型 |
| 3.2.2 数值仿真 |
| 3.3 光纤拉曼放大系统中受激布里渊散射的抑制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光纤拉曼放大系统中调制不稳定性研究 |
| 4.1 光纤调制不稳定性 |
| 4.1.1 线性稳定性分析 |
| 4.1.2 调制不稳定性的数值计算 |
| 4.2 光纤拉曼放大系统中的调制不稳定性 |
| 4.2.1 理论模型 |
| 4.2.2 数值仿真 |
| 4.2.3 实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 光纤拉曼放大器优化设计及实验研究 |
| 5.1 光纤拉曼放大器的增益平坦设计 |
| 5.1.1 遗传算法简介 |
| 5.1.2 优化步骤 |
| 5.1.3 泵浦波长不固定 |
| 5.1.4 泵浦波长固定 |
| 5.2 任意输入信号谱的平坦输出光纤拉曼放大器设计 |
| 5.2.1 仿真计算 |
| 5.2.2 实验结果 |
| 5.3 光纤水听器系统平坦信号输出的自动反馈控制 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 100km无中继光纤水听器系统光纤拉曼放大技术实验研究 |
| 6.1 实验系统概述 |
| 6.1.1 光发射模块 |
| 6.1.2 水听器阵列 |
| 6.1.3 光电信号处理模块 |
| 6.1.4 实验系统现场图 |
| 6.2 实验结果与分析 |
| 6.2.1 拉曼泵浦光的功率优化设计 |
| 6.2.2 系统的相位噪声 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 论文的主要结论和创新 |
| 7.2 下一步的研究工作 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 一、学术论文 |
| 二、专利 |
（10）高功率光纤激光模式控制关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 连续高功率掺镱光纤激光的发展现状与瓶颈因素 |
| 1.1.1 高功率连续掺镱光纤激光的发展与现状 |
| 1.1.2 高功率掺镱光纤激光的面临的瓶颈因素 |
| 1.2 抑制TMI的模式控制技术 |
| 1.2.1 基于光纤设计的模式控制技术 |
| 1.2.2 基于激光器设计的模式控制技术 |
| 1.3 高功率泵浦情况下通过弯曲光纤实现模式控制面临的问题 |
| 1.3.1 热致折射率变化引起的模式弯曲损耗改变 |
| 1.3.2 弯曲光纤放大器的TMI |
| 1.3.3 SRS引起的TMI |
| 1.3.4 多波长泵浦情况下的TMI |
| 1.4 论文的主要内容和结构安排 |
| 第二章 LMA增益光纤中的热致弯曲损耗变化及对光纤放大器输出特性的影响 |
| 2.1 弯曲增益光纤热致折射率变化的理论模型 |
| 2.1.1 增益光纤中的温度场和热致折射率分布 |
| 2.1.2 弯曲引起的热致折射率变化 |
| 2.2 LMA增益光纤中热致弯曲损耗变化 |
| 2.2.1 20 /400 LMA双包层光纤中的热致弯曲损耗变化数值模拟 |
| 2.2.2 考虑热致模式损耗变化的有效单模运转条件 |
| 2.3 热致弯曲损耗变化对弯曲光纤放大器输出特性的影响 |
| 2.3.1 考虑热致模式损耗变化的光纤放大器增益竞争理论模型 |
| 2.3.2 热致模式损耗变化对弯曲光纤放大器输出特性影响的数值模拟.. |
| 2.3.3 螺旋盘绕型光纤放大器输出特性理论研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 弯曲光纤放大器的TMI理论和实验研究 |
| 3.1 弯曲光纤放大器中的TMI理论模型 |
| 3.1.1 弯曲光纤放大器中的波动方程理论模型 |
| 3.1.2 基于局部模式的光纤放大器耦合模方程理论模型 |
| 3.2 弯曲光纤放大器中TMI数值模拟 |
| 3.2.1 前向泵浦光纤放大器中TMI的数值模拟 |
| 3.2.2 后向泵浦光纤放大器中TMI的数值模拟 |
| 3.3 弯曲光纤放大器的TMI实验研究 |
| 3.3.1 热致纤芯激光泄露现象的实验研究 |
| 3.3.2 基于后向泵浦结构抑制热致纤芯激光泄露现象的实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 弯曲光纤放大器中SRS引起TMI的理论研究 |
| 4.1 弯曲光纤放大器中SRS引起TMI的理论模型 |
| 4.1.1 考虑SRS效应的弯曲光纤放大器波动方程 |
| 4.1.2 考虑SRS效应的弯曲光纤放大器耦合模方程 |
| 4.2 前向泵浦弯曲光纤放大器中SRS引起TMI的数值模拟 |
| 4.2.1 前向泵浦光纤放大器中SRS引起的TMI数值模拟 |
| 4.2.2 SRS引起TMI的物理过程分析 |
| 4.3 弯曲光纤放大器中影响SRS引起TMI的因素 |
| 4.3.1 增益光纤长度对弯曲光纤放大器中SRS引起TMI的影响 |
| 4.3.2 种子光功率对放大器中TMI的影响 |
| 4.3.3 泵浦方式对放大器中TMI的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 多波长泵浦弯曲光纤放大器中TMI的理论和实验研究 |
| 5.1 多波长泵浦情况下的TMI理论模型 |
| 5.1.1 掺镱光纤中的速率方程理论模型 |
| 5.1.2 多波长泵浦情况下的小信号增益和饱和光强 |
| 5.2 多波长前向泵浦弯曲光纤放大器中TMI的数值模拟和实验研究 |
| 5.2.1 多波长前向泵浦弯曲光纤放大器中的TMI数值模拟 |
| 5.2.2 多波长前向泵浦弯曲光纤放大器中的TMI实验研究 |
| 5.3 多波长后向泵浦光纤放大器中TMI的理论研究 |
| 5.3.1 915 nm后向泵浦光纤放大器中的TMI数值模拟 |
| 5.3.2 976 nm后向泵浦光纤放大器中的TMI数值模拟 |
| 5.3.3 基于915nm和 976nm的波谱合束多波长LD后向泵浦放大器中 TMI的数值模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文的主要工作 |
| 6.2 论文的主要创新点 |
| 6.3 论文的不足及后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
四、Gain Variation with Raman Amplifier Parameters and Its Restoration（论文参考文献）
- [1]基于粒子群优化算法的超长距传输系统拉曼放大器特性研究[J]. 隋亮,陈跃第,赵涵,殷雪莉,曾程. 电子设计工程, 2021
- [2]Er3+、Ho3+掺杂氟碲酸盐光纤的制备及宽带光纤放大器研究[D]. 赵志鹏. 吉林大学, 2021(01)
- [3]分布式光纤传感器关键技术研究[D]. 孙茜子. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]多泵浦与光纤级联结合的宽带拉曼光纤放大器[J]. 巩稼民,张玉蓉,毛俊杰,田宁,徐雨田,何佳蔓,尤晓磊. 激光与红外, 2020(03)
- [5]反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究[D]. 金诗文. 电子科技大学, 2020(07)
- [6]基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究[D]. 王凯. 北京邮电大学, 2019(01)
- [7]光纤中微弱回波光信号的布里渊放大技术研究[D]. 盛立文. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [8]少模光纤参量放大器的理论和实验研究[D]. 郭骋. 天津大学, 2019(06)
- [9]远程大规模光纤水听器系统光纤拉曼放大技术研究[D]. 孙世林. 国防科技大学, 2018(01)
- [10]高功率光纤激光模式控制关键技术研究[D]. 孔令超. 国防科技大学, 2018(02)