一、On the Mitigation of Polarization Dependency of Distributed Raman Amplifier Gain by Transmission Fiber PMD（论文文献综述）
白卓娅[1]（2021）在《基于超快光学技术的实时测量系统研究》文中指出实时测量仪器是奠定工业、科学和医疗等一系列应用的基础平台。当今社会对数据带宽不断增长的需求正推动着通信行业提高组件和系统的工作频率,因此,对于能够在短时间内执行快速检测或诊断的实时测量仪器的需求也在快速增长。尽管短光散射（频闪）可以作为一种有效方法来提供瞬态事件的宝贵信息,但自然界中存在的大量瞬态信息和罕见事件都具有瞬时和不确定性,因此仍需要借助具有足够高分辨率和足够大存储长度的真正的实时测量仪器才能将其捕获。基于色散傅里叶变换原理的光学时间拉伸技术是一种新兴的数据采集方法,它克服了传统电子模数转换器的速度限制,能够以每秒数十亿帧的刷新率完成连续超快的单次光谱、成像以及太赫兹等测量,且不间断地记录上万亿个连续帧。该技术开辟了测量科学的新前沿,揭示了非线性动力学,如光流氓波、孤子分子以及相对论电子束等瞬态现象。此外,通过与人工智能相结合,它还创造出多种用于传感和生物医学诊断等应用的新型实时测量仪器。本论文结合所参与的国家自然科学基金等项目,针对基于超快光学技术的实时测量需求,开展了一系列深入的理论以及实验研究,扩展了超快光学技术在实时器件表征、瞬时频率测量以及传感方面的应用,取得的主要创新及成果如下:1.提出并验证了一种基于光学时间拉伸技术的实时器件表征系统,该系统使用相位分集技术和时间拉伸数据采集方法,消除了仪器中存在的色散惩罚问题,并扩展了测量系统的有效带宽。系统具有2.5 Ts/s的等效采样率、27 ns的超快器件响应测量时间以及5.4 fs的超低等效时钟抖动。结合所提出的数字信号处理算法,该系统对两个商用宽带电放大器的频率响应特性进行了测量,测得的频响曲线与器件指标高度一致。相比于传统网络分析仪,所提出的器件表征系统的测量速度至少提高了三个数量级。2.提出并验证了一种基于差分探测和光学时间拉伸技术的瞬时频率测量系统,可以对多频信号进行实时测量。仪器通过差分探测消除了由于脉冲光源光谱不均匀引起的待测信号失真,同时有效提高了系统的测量精度和动态范围。通过使用数字信号处理算法,该系统以100 MHz的采集速度,实现了3～20 GHz范围内单/多频信号测量,其频率分辨率为82.5 MHz,且测量误差不超过70 MHz。3.提出并验证了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪和波长-时间映射原理的实时应力解调系统,可以实现超快、对温度不敏感的应变测量。该系统的原理是将经过干涉仪频谱整形后的脉冲光源光谱映射到时域,将应变引起的波长偏移测量转换为时移测量,相比于使用光谱仪进行频域解调的传统方案,大大提高了系统的解调速度,实现了100 MHz的超快解调速率以及-0.17 ps/με的应变灵敏度。4.提出并验证了一种基于单模-两模-单模光纤梳状滤波器和波长-时间映射原理的实时应力解调系统。该自制滤波器通过将两模光纤与单模光纤进行偏芯熔接而制成,具有制作简单、波长间隔可调等优点,且滤波器在系统中被同时用作光谱整形器和传感元件。波长-时间线性映射通过使用色散元件实现,经滤波器整形后的光谱被映射到时域,从而可以通过测量时移大小在时域解调应变。系统在100 MHz的超快解调速率下,实现了0.3 ps/με的应变灵敏度以及167με的应力分辨率,并且该自制传感器在实验中表现出较低的热敏性,为1.35 pm/℃,使该系统可作为实现超快、稳定应力解调的理想选择。
穆宽林[2]（2021）在《光纤时频同步系统的中继放大研究》文中进行了进一步梳理精密的时间和频率信号稳定度的提高不仅推动着精密实验测量、基本物理规律验证等这类基础科学研究的发展,而且时频同步技术的进步对于深空探测、卫星导航定位等诸多国防、工业生产也具有重大意义。光纤链路具有良好的抗电磁干扰能力以及稳定对称的双向传播路径和传播时延,故基于光纤链路的时频同步系统相比于传统的基于卫星网络的时频同步系统能够取得更高的信号传输稳定度,而成为时频同步技术新的发展方向。作为光纤时频同步系统中不可缺少的一部分,光放大器用于补偿时间和频率信号沿光纤传输过程中的功率损耗,是实现长距离的光纤时频同步系统的关键。故需要根据光纤时频同步系统的双向传输特性设计拥有高增益、低噪声的中继放大系统,用以延长时间和频率信号的传输距离,降低放大器噪声对时间和频率信号稳定度的影响。另外,还需要结合放大器的具体结构对影响系统稳定度的各类噪声进行分类研究,以便指明提升时间频率信号稳定度的方向。本论文内容以可用于光纤时频同步系统的掺铒光纤放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier:EDFA）、光纤拉曼放大器（Fiber Raman Amplifier:FRA）以及光纤布里渊放大器（Fiber Brillouin Amplifier:FBA）为研究对象,重点研究如何提高放大器增益和降低放大器噪声,以及各类放大器引入的噪声对光纤时频同步系统传输信号稳定度的影响。论文的主要创新点总结如下:一、用于光纤时频同步的EDFA研究EDFA 引入的放大自发辐射（Amplified Spontaneous Emission:ASE）噪声会降低光纤时频同步系统中传输信号的稳定度。本文从物理机制上对基于高隔离度双向掺铒光纤放大器（Bidirectional Erbium-doped Fiber Amplifier:Bi-EDFA）的光纤时频同步系统中的噪声进行了理论研究。研究表明由于放大器的高隔离度设计,链路中的瑞利散射噪声被抑制,但高隔离度Bi-EDFA产生的ASE噪声以及由其带来的传输链路双向非对称性会降低系统所传输的时频信号的稳定度。本文还对激光器和探测器引入的强度噪声以及由激光器中心波长抖动和环境温度变化带来的传输时延抖动进行了研究。研究结果表明基于高隔离度Bi-EDFA的光纤时频同步系统的短期稳定度主要受限于放大器的ASE噪声和激光器中心波长抖动,长期稳定度受限于温度变化带来的时延抖动以及Bi-EDFA引起的传输链路双向非对称性。这些理论成果有助于从物理机制上理解各独立器件对传输的时频信号稳定度的影响,衡量器件引入的噪声大小,为提升系统稳定度指明了方向。为降低EDFA中ASE噪声对时频同步系统稳定度的影响,本文提出了一种改进型Dual-stage Single-pass的EDFA结构,使用两个波分复用器在原Dual-stage Single-pass结构EDFA中的两段掺铒光纤之间为未消耗的泵浦光搭建了传输通道,达到了降低放大器噪声指数（Noise Figure:NF）的效果。并基于该改进型结构设计了一款适合于光纤时频同步系统的高增益、低噪声Bi-EDFA中继系统。实测EDFA的噪声指数从改进前的约4.3 dB降低到了改进后的约3.2 dB。二、用于光纤时频同步的FRA/EDFA混合双向放大器研究为了进一步降低放大器噪声对时频同步系统稳定度的影响,本文设计了一款适合于光纤时频同步系统并且等效NF可达到0 dB以下的FRA/EDFA混合双向放大器。该混合放大器结合了 FRA的低噪声和EDFA的高增益特性。实验证明使用FRA/EDFA混合放大器的时频同步系统比单独使用EDFA的时频同步系统能够获得更高的传输稳定度。实测使用EDFA的自由运转的频率传递系统的频率信号秒稳为3.0905× 10-13/1 s,而使用EDFA+FRA和FRA+EDFA混合放大的频率信号秒稳分别为2.0248× 10-13/1 s和1.9678×10-13/1 s。三、用于光纤时频同步的FBA研究FBA的增益带宽窄,由其引入到光纤时频同步系统内的放大自发布里渊散射（Amplified Spontaneous Brillouin scattering:ABS）噪声功率低。但FBA的信号光增益效率依赖于泵浦光和信号光的相对偏振态,并且光纤的随机双折射效应会降低信号光增益并造成输出信号光光功率抖动。为了保证FBA能够获得最大的信号增益和最低的ABS噪声功率。本文从FBA中信号光放大和ABS噪声产生的原理出发,在斯托克斯空间,给出了计算信号光功率和ABS噪声功率的修正矢量功率耦合方程组。研究结果表明,当泵浦光偏振态和信号偏振态相互平行时,能够获得最大的输出信号光功率和最低的ABS噪声;改变泵浦光和信号光相对偏振态,随着信号光输出功率的降低,ABS噪声功率逐渐增大,但二者的总和基本不变;当信号光与泵浦光的偏振态越接近时,通过增加信号光输入功率能够起到更好的抑制ABS噪声的效果。为了抑制光纤中随机双折射效应带来的FBA输出信号光增益降低和功率抖动问题。本文设计了一款基于正交双泵浦的FBA,理论和实验研究表明基于该正交双泵浦的FBA能够克服光纤随机双折射效应带来的信号光增益降低和输出光功率抖动问题,使任意偏振态的信号光都能够获得稳定的高增益且无需调整其入射偏振态。实验测试结果表明,相较于单泵浦的FBA,该正交双泵浦FBA的信号光最大增益提高了 3.74 dB且不同偏振态信号光的增益差从9 dB降低为2.7 dB。理想状态下,这种基于正交双泵浦的FBA模型可以使不同偏振态信号光的增益差减小到零且输出信号光功率无抖动。综上所述,本文针对光纤时频同步系统中传输信号的功率补偿问题,从原理上系统深入地研究了 EDFA、FRA和FBA三种光放大器中信号放大和噪声生成过程。给出了提高放大器增益和降低放大器噪声的方案,研究了放大器及系统中其它设备引入的噪声对光纤时频同步系统所传输信号稳定度的影响。本文的研究成果有助于实现高稳定度的长距离光纤时频信号传输。
刘银萍[3]（2020）在《多芯和少模光纤的设计制备及应用研究》文中研究指明光纤作为通信媒质发展至今,其传输距离和带宽得到显着提升,衰减、色散、非线性等因素对其性能的限制则被逐步降低。目前,结合多种复用技术,普通单芯单模光纤的传输容量已逼近其香农极限。随着数字媒体,云计算,5G通信等业务的飞速发展,网络流量呈爆炸式增长,近十年来,为了进一步提高系统的传输容量,空分复用（Space Division Multiplexing,SDM）技术受到广泛关注,多芯光纤和少模光纤有望成为新一代大容量光纤通信系统中的核心传输媒介。在光纤传感领域,单模光纤非线性阈值低,信噪比受限,且拓展空间有限。多芯光纤和少模光纤具有多个空间信道,并且可以灵活控制模式特性,在分布式光纤传感领域也有巨大应用潜力。针对以上关注点,本文分别设计和制备了面向高速光互连应用的超宽带多芯光纤和少模光纤,可同时兼容单模和多模工作模式。另一方面,提出新型少模光纤,通过优化模式特性解决现行拉曼分布式温度传感系统空间分辨率和温度分辨率相互制约的问题。具体工作内容如下所述:（1）设计并制备了面向大规模数据中心的全波长七芯光纤,通过优化光纤的折射率分布和结构参数,使之能够同时兼容在850 nm处的多模传输以及在1310和1550 nm处的单模传输。全面探究了其带宽,色散,串扰,误差容限等性能。结果表明,该光纤在850 nm的模式群延时不超过0.112 ps/m,有效距离带宽积可达8.44 GHz·km,是OM4光纤的国际标准的1.8倍。同时,相对于单模光纤,其在1550 nm处的色度色散仅增大了1.23 ps/（km·nm）,在错位量不超过2μm时,可保证实效单模传输,附加耦合损耗,模式噪声等引入的影响基本可以忽略不计。所有纤芯同时工作时,在10 km范围内的最大芯间串扰不超过-43 d B。首次同时在850,1310和1550 nm处实现7×25 Gb/s的并行无误码传输,传输距离分别为300 m,12.4 km和10 km。（2）基于WKB理论分析了不同掺杂材料对光纤带宽与波长之间依赖性的影响,通过在包层中掺杂氟元素来降低少模光纤带宽对波长的敏感度,使之在850-940 nm具有较为均衡的带宽表现。测试结果表明,该光纤在850,880,910和940 nm处的模式带宽分别为6.5,6.9,4.9和4.0 GHz·km,满足短波分复用（Short Wavelength Division Multiplexing,SWDM）系统中OM5光纤的国际标准。另一方面,为了能够同时兼容SWDM系统和粗波分复用（Coarse Wavelength Division Multiplexing,CWDM）系统,纤芯的直径和纤芯—包层相对折射率差被优化至30μm和1.2%,并基于商用SWDM和CWDM收发模块分别在250 m和10 km的距离上实现了4×25 Gb/s的无误码传输。（3）设计并制备了面向拉曼分布式温度传感系统的芯径为24μm的少模光纤,通过优化折射率分布和纤芯尺寸达到抑制模间色散和增大有效模场面积的效果,缓解了传统基于多模光纤或者单模光纤的拉曼分布式温度传感系统中温度分辨率和空间分辨率相互制约的问题。在满注入条件下,采用所制备的少模光纤在25 km的距离内可达到1?C的温度分辨率和1.13 m的空间分辨率,同样情况下,使用OM2多模光纤温度分辨率虽然有0.3?C的提升,其空间分辨率劣化至2.58 m。在准单模注入条件下,在25 km范围内空间分辨率不受模式色散的影响,温度分辨率为4.7?C,相对于单模光纤有2.2?C的提升。综上所述,本文聚焦于面向光通信和光传感应用的新型多芯光纤和少模光纤的研究。提出两种面向光互连系统的高速超宽带多芯及少模光纤,可有效提高系统的传输容量和效率。同时利用少模光纤模场面积大和模式色散小的优势,优化现行拉曼分布式温度传感系统的温度分辨率和空间分辨率。
王晟[4]（2020）在《基于受激布里渊散射的分布式光纤传感器研究》文中认为分布式光纤传感技术由于体积小、成本低、抗电磁干扰等优势已经被广泛地应用于能源安全、结构监测、智慧城市等领域。在现有的各种技术中,布里渊光时域分析技术（BOTDA）以其在超长光纤上实现了高空间分辨率测量的能力而受到广泛关注。然而在BOTDA系统中,受限于非本地效应及受激布里渊效应,探测光功率难以进一步提升,极大地限制了系统的传感性能;当使用的脉冲宽度小于12纳秒时,声子的不完全激发会导致测量得到的布里渊增益谱（BGS）展宽并且峰值增益降低,因此空间分辨率难以突破1米;长距离BOTDA系统中噪声主要来源于接收端,而探测结构对系统性能的影响还不清晰;此外,BGS的线宽影响了系统的测量精度,而目前的BGS线宽压缩方案中固定的空间分辨率限制了系统的灵活性。为了解决BOTDA系统中的诸多瓶颈,进一步地提升BOTDA的性能,论文展开了以下方面的研究:1)深入研究了固定双频探测光BOTDA系统的鲁棒性,研究发现当传感光纤的布里渊频移（BFS）分布不均匀时,在光纤的前段会遭受非本地效应,导致严重的BFS拟合误差。为了解决这一问题,论文提出了利用两个探测器同时测量探测光的高频边带与低频边带,利用布里渊增益谱与损耗谱的平均来消除非本地效应的负面影响。此外,论文通过实验研究了不同探测光入射功率下脉冲以及布里渊增益/损耗谱的畸变,结果表明利用所提出的方案可以在固定双频探测光BOTDA系统中将探测光功率从-8 dBm/边带提升至0 dBm/边带。另外,论文还提出并验证了基于频移键控（FSK）调制探测光的BOTDA系统,该技术中探测光受到频移键控信号的调制,将探测光的入射功率提高到5 dBm。利用该技术,泵浦脉冲在扫频过程中的畸变在时域上被FSK信号补偿。利用105千米长的传感光纤,在2米空间分辨率下对该技术进行了实验验证。此外,该方案对布里渊频移（BFS）分布不均匀的传感光纤具有很好的兼容性。2)建立了直接探测BOTDA系统中的信噪比模型,并进行了实验验证。理论分析和实验结果表明提高探测光到达光电探测器的功率有利于提高信噪比,将预放大的直接探测方案、高质量的光电探测器以及滤波技术相结合,可以实现直接探测BOTDA系统中的最高信噪比。与需要通过相对复杂的装置来实现的理想散粒噪声极限情况相比,此时的最佳信噪比仅表现出2.3 dB的损失。本文所建立的模型能够在任何给定的实验条件下,对任意光纤位置的信噪比进行理论评估和预测。此外,论文研究了光纤参数对于BOTDA系统中信噪比的影响,研究结果表明光纤的衰减系数对于长距离传感具有重要影响,而光纤的有效纤芯面积的影响可以忽略,利用低损耗光纤在普通的双边带BOTDA系统中实现了 2米空间分辨率下100千米的传感距离。3)提出了利用差分脉冲对在BOTDA系统中同时实现压缩BGS线宽以及调节空间分辨率。通过合理地设置脉冲的相位和幅度,与传统的单脉冲方案相比,在相同的空间分辨率下实现了更窄的BGS线宽以及更高的布里渊增益。论文对不同空间分辨率下的脉冲参数进行了解析求解并对传感器的性能进行了实验验证。实验结果表明,在2米空间分辨率和1米空间分辨率两种情况下,BGS的线宽分别缩小至19 MHz和22 MHz,频率精度分别提高了 2.3倍和4.3倍。此外,论文还研究了该方案在小的热点BFS变化时的优势以及实现亚米级空间分辨率的传感能力。4)提出了一种从单个长脉冲BOTDA系统测量结果中恢复灵活可变空间分辨率的后处理算法。利用该方案消除了声子瞬态效应的负面影响,使得布里渊响应与空间分辨率成正比并且BGS线宽接近于布里渊本征谱线宽。这一特性使得该方案在不影响传感范围以及测量时间的前提下,对于高空间分辨率场景能够实现更好的传感性能。利用该方案在10千米长的传感距离下实现了 10厘米的空间分辨率。此外,该方案还具有实验结构简单、数据处理时间短以及长时间测量稳定等优势。
黄龙[5]（2019）在《高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光技术研究》文中认为高功率窄线宽光纤激光在引力波探测、激光雷达、太赫兹产生、光参量振荡等领域有重要的应用价值。在实际应用中,由于更高的相干性、更高的探测灵敏度和更高的转换效率等优点,线偏振的高功率窄线宽光纤激光更加受到青睐。然而,与宽谱光纤激光和窄线宽随机偏振光纤激光相比,窄线宽线偏振光纤激光面临更强的非线性效应,其中受激布里渊散射（SBS）效应是限制其功率提升的首要因素。随着众多SBS效应抑制方法的采用,窄线宽线偏振光纤激光的输出功率获得一定突破之后,模式不稳定效应随之成为获得高光束质量的限制因素。因此,要推动高功率、高光束质量窄线宽线偏振光纤激光的输出功率进一步提升,SBS效应和模式不稳定效应是需要解决的两个首要问题。本文以高功率窄线宽线偏振光纤激光为研究对象,以高功率、高光束质量输出为研究目标,围绕需要解决的关键技术问题,开展了系统的理论和实验研究:1、综合考虑SBS效应和模式不稳定效应的抑制,围绕高功率、高光束质量窄线宽线偏振光纤激光器的优化设计进行了详细的理论分析。基于SBS动力学模型,系统分析了光纤参数、光纤类型、系统参数对SBS阈值的影响,同时针对脉冲输出的情形,分析了功率放大过程中的时频演化特性,为高功率窄线宽线偏振连续/脉冲光纤激光的优化设计提供了理论指导。基于模式不稳定半解析模型,为高光束质量窄线宽线偏振光纤激光系统的优化设计提供了理论分析工具。2、围绕高功率窄线宽线偏振连续光纤激光开展了系统研究。首先,对比研究了不同类型常规大模场高掺杂保偏光纤在单频线偏振光纤激光功率提升和高亮度输出上的能力。进一步,论证了对常规大模场保偏光纤施加应力梯度以抑制SBS效应的可行性,实现了414 W功率输出,线偏度>99%,是目前国际上全光纤结构近衍射极限单频线偏振光纤激光公开报道的最高输出功率。进一步地,对基于大模场长锥形高掺杂保偏光纤的高功率单频线偏振光纤激光进行了系统研究,实现了510 W功率输出,是目前国际上全光纤结构单频线偏振光纤激光公开报道的最高输出功率。同时,首次研究了国产长锥形光纤用于获得高功率窄线宽光纤激光的可行性,指出了国产长锥形光纤以及基于国产长锥形光纤的窄线宽光纤激光系统的优化路径。首次研究了随机光纤激光用于获得高功率窄线宽线偏振光纤激光的可行性,对比研究了种子线宽和光谱形态对光谱展宽效应和模式不稳定阈值的影响,实现了功率442 W、线宽0.28 nm、线偏度为94.2%的窄线宽线偏振光纤激光输出,是目前国际上以随机光纤激光作为种子源的窄线宽线偏振光纤激光公开报道的最高输出功率,为获得高功率、高光束质量窄线宽线偏振光纤激光探索了一条新的道路。3、围绕高峰值功率和高平均功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光开展了系统研究。设计并构建了基于常规大模场高掺杂保偏光纤的高峰值功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光器,分析了种子激光时域特性和频域特性对功率放大过程中的时频演化特性以及SBS阈值的影响。论证并分析了对常规大模场高掺杂保偏光纤施加应力梯度以提高SBS阈值的可行性。论证并分析了大模场长锥形高掺杂保偏光纤在抑制SBS效应和光谱展宽效应方面的优势,分别获得了脉宽4 ns、峰值功率60.54k W、线宽1972.97 MHz,消光比>12 d B的线偏振脉冲激光和脉宽3.8 ns、峰值功率29.97 k W、线宽283.75 MHz、消光比>14 d B的线偏振脉冲激光,是目前国际上全光纤结构2 GHz级和300 MHz级窄线宽线偏振脉冲光纤激光公开报道的最高峰值输出功率。此外,基于常规大模场高掺杂保偏光纤,获得了重频10 MHz、脉宽4 ns、线宽203.6 MHz、平均功率466 W、线偏度约为90%的窄线宽线偏振脉冲激光,是目前国际上全光纤结构窄线宽线偏振纳秒脉冲光纤激光公开报道的最高平均功率。4、围绕搭载射频信号的高功率线偏振双频准连续光纤激光和多频脉冲光纤激光开展了理论和实验研究。理论分析了搭载射频信号的双频准连续光纤激光的产生原理和时频特性,设计并构建了线偏振双频准连续光纤激光的产生装置和功率放大系统,实现了434 W功率输出。同时,理论分析了搭载射频信号的多频脉冲光纤激光的产生原理和时频特性,设计并构建了线偏振多频脉冲光纤激光的产生装置和功率放大系统,实现了328 W功率输出。两项研究成果均代表目前国际上同类型光纤激光器的最高输出功率,为线偏振双频/多频光纤激光的拓展应用开辟了新的空间。
李宗雷[6]（2019）在《相干探测布里渊光时域分析传感技术研究》文中提出分布式光纤传感由于其独特优势（损耗低、重量轻及不受电子干扰影响等）,可以用来实现温度、应力、压力、磁场、电场等参数传感,并被广泛应用于工程建设、能源、化工、航空航天、交通、军事等领域。分布式光纤传感的实现通常基于光纤中的后向散射效应,例如瑞利散射、自发拉曼散射以及自发和受激布里渊散射。后向散射信号可以在时域、频域以及相干域解调,从而形成了多种不同类型的分布式光纤传感器,并具有不同特性。其中,布里渊分布式光纤传感器在传感距离、精度以及信噪比等方面优势较明显。基于布里渊时域或相干域分析技术实现了上百公里的传感距离、厘米甚至亚厘米的空间分辨率,以及小于1MHz的测量精度。测量布里渊增益（相位）的信噪比直接决定了布里渊分布式光纤传感器的性能（测量范围、测量精度以及空间分辨率等）。为了提升信噪比,拉曼放大、脉冲编码和相干探测是常用技术手段。而相干探测方案可以利用布里渊相位/增益比实现布里渊频移的解调,能有效消除泵浦功率波动及非本地效应的影响,具有宽的动态测量范围,相对于常规直接探测方案具有明显性能优势。本论文主要针对基于相干探测的布里渊光时域分析传感器,为了能提升布里渊分布式光纤传感器的性能,理论分析和实验验证了光纤传输引入的色度色散和相位波动对布里渊增益和相位解调的影响,分别提出了相应方案消除了二者的影响。此外,设计了一种布里渊增益及相位提取方案,利用布里渊相位/增益比实现布里渊频移的快速解调。具体相关工作的详细描述如下:（1）理论分析和实验验证了色度色散对常用的基于双边带相位调制探测光的相干探测布里渊光时域分析传感器的影响。设计了基于双边带强度调制探测光和单边带强度调制探测光的相干探测布里渊光时域分析传感器,有效消除了色度色散的影响。采用双边带强度调制探测光有效消除色度色散导致的布里渊增益谱畸变,可以将布里渊频移测量误差减少约6MHz。采用单边带强度调制探测光则进一步克服了双边带强度调制探测光消除色散影响与光纤长度及调制频率相关的缺点,实现了更为鲁棒的色散影响消除。（2）理论分析和实验验证了光纤传输引入的相位波动对相干探测布里渊光时域分析传感器的影响。设计了一种基于波分复用的相位波动消除方案,有效消除了光纤传输引入的相位波动的影响。相对于没有相位波动消除的相干探测方案而言,布里渊频移的测量误差从4.9MHz减小至0.4MHz（拟合布里渊增益谱）及从2.6MHz减小至0.2MHz（拟合布里渊相位谱）。（3）理论分析和实验验证了目前的布里渊增益和相位提取技术所面临的两个主要问题:1)受到光纤传输引入的相位波动的影响;2)受到系统引入的布里渊增益畸变的影响。提出了一种带微波干涉载波抑制的相干探测方案来同时消除二者的影响,提升了布里渊增益及相位的测量精度;进而利用布里渊相位/增益比求解布里渊频移将传统方案解调速度提升了约30倍;且进一步利用数字去噪技术将测量准确度提升约4倍。以上研究有助于构建高速和高精度的相干探测布里渊光时域分析传感器,并对进一步优化与提升布里渊分布式光纤传感器的性能提供了参考。
程前[7]（2019）在《TDM抽运光纤喇曼放大器电路设计及实验研究》文中研究指明随着现代通信技术的不断发展,光纤通信系统对信道容量的要求也越来越高。光放大器作为光纤通信的重要组成一直是人们研究的重点。光纤喇曼放大器（FRA）因为其具有宽带宽、噪声低、可实现分布式放大等一系列优势成为现代光纤通信中关键技术,在密集波分复用光通讯系统中得到广泛应用。但是光纤喇曼放大器也存在自身的缺点:例如因为对不同波长的光增益不同造成的增益不平坦,导致误码率升高。目前主要使用空间波分复用的方式,但这种方法会因为不同波长的波在光纤内相互干扰,发生非线性效应造成信噪比变低。针对这一问题,本文提出将时分复用运用到FRA中,使在一个时间点只有一种波长的光波,避免了多抽运光之间相互作用产生四波混频等非线性效应。设计了TDM抽运FRA,并设计出结构图,针对各部分功能进行介绍。然后针对TDM抽运FRA中电路部分——半导体激光器驱动系统进行设计与实验。首先设计出半导体激光器驱动电路,通过Multisim软件进行仿真,其中包括延时缓冲电路,实现了500ms的延时,有效防止了开关闭合时产生的电流浪涌可能对激光器造成的损害;设计出限流保护电路,利用继电器实现对激光器的过流保护,对现有设计进行了革新,增加了电压跟随器使保护电路更加稳定;针对激光器的电源驱动,设计了恒流源,实现对激光器进行稳定供电。采用专用基准电压芯片REF02设计基准电压源,实现5V输出,基于专用温度控制芯片MAX1978,设计出LD温控电路。基于仿真结果,搭建电路进行实验测试,恒流源实现了0.24%的高稳定度输出;基准电压源稳定度也达到0.2%;对保护电路进行多次试验,成功实现了对激光器的过流保护;对温度控制系统进行测试,成功实现了温度控制;为TDM抽运FRA下一步工作做好准备。
陈明[8]（2014）在《高速光通信全光关键技术研究》文中认为互联网流量增速迅猛、用户需求呈现急剧扩大化与多媒体化等态势均对光通信容量、光层功能提出了更高的要求,促使研究者不断寻求技术突破。本文围绕高速光通信中的全光关键技术,结合国家973项目“面向光路交换网络的光纤器件理论与关键技术研究”、国家863计划项目“160Gb/s一泵多纤光传输技术的研究”、国家自然科学基金重点项目“全光波长交换关键技术研究”等,针对光时分复用（OTDM）及解复用技术和传输链路管理、全光时钟提取技术、光延时技术、全光交换等方面进行了深入的理论、仿真及实验研究,取得的主要创新成果如下：1、采用自制的色散渐减光纤和色散位移光纤进行皮秒脉冲压缩,并利用调相方式对受激布里渊散射进行了有效抑制,使入纤功率提高约10dB。利用研制的光时分复用器产生复用信号。采用对称的强色散图谱实现了100km传输链路的色散及色散斜率的精确补偿,同时抑制了信道内非线性损伤。提出了一种基于级联电吸收调制器和时钟提取模块的反馈环结构,同时实现了时钟增强、提取以及解复用。最终实现了160Gb/s OTDM信号100km两小时无误码传输及解复用。提出一种通过设计解复用窗口的匹配光滤波器来提高OTDM信号光谱利用率的方案,与原始40Gb/s OTDM信号相比,光谱利用率提高了约3倍。2、深入研究了基于受激布里渊散射的全光时钟提取技术,建立了数值模型进行结构优化。分析了非等幅及非均匀光时分复用信号引入的时钟分量增强,提出了单路或群路时钟的提取方案,并实现了帧时钟提取。研究多路归零码信号的时钟提取,理论分析并实验验证了两路信号时钟提取的最大频率间隔,在此基础上提出一种布里渊增益带宽的测量方法。提出了基于半导体放大器和啁啾光纤光栅（CFBG）的改进型时钟分量增强结构,利用建立的数值模型进行结构分析及参数优化,实验研究时钟分量增强和提取结构对输入信号恶化程度的容忍度,实现了恶化非归零码（NRZ）信号以及两路NRZ信号的时钟增强并提取。3、设计了一种基于微环谐振腔的集成波导光延时线,深入研究微环数目及微环谐振频率偏差对延时特性的影响,采用一种高效的热光调谐方案,在保证最大延时量的同时能有效提高延时带宽,完成微环光延时线的制备及封装测试,实现延时量从213ps到0ps的连续调节,同时可实现多支路延时量高精度连续可调。4、提出了一种基于CFBG的改进型下路和续传结构,用于实现光层组播的光交叉连接功能,实验表明还可实现波长选择和色散补偿。实现了具有鲁棒性、资源可配置性的实时视频和数据业务的组播。引入了分布式网络管理方案,实现对基于光路交换的全光网络平台的具体功能和业务的支撑与管理。
高晓辉[9]（2014）在《光纤拉曼放大器在光纤通信系统中的性能研究》文中研究表明随着信息化社会的发展,将人们从时空的束缚中得以解放。通信在整个社会的发展中扮演着不可忽略的角色。而光纤通信以其低干扰、大容量,长距离、低损耗等优势承载着通信的骨干网络。随着光纤通信系统的传输距离不断增长,为了克服光纤自身的衰减损耗,要求必要的提高信号进入光纤的初始光功率,但功率越高受激拉曼散射效应越明显,对系统性能影响越大。因此以掺铒光纤放大器为主要代表的中继放大器,在一定程度上缓解了功率矛盾。然而,掺铒光纤放大器存在着成本高、带宽窄等缺点。此时,光纤拉曼放大器,以其低成本、非线性失真小,增益带宽几乎无限,输出功率高饱和,相对其他系统构造简单等优势,成为了长距离、大容量的密集波分复用系统广泛使用的理想技术。拉曼放大器,以受激拉曼散射效应为放大原理,以系统光纤作为放大介质,利用高功率的短波长光波作为泵浦对长波长、低功率信道的信息光波进行全程放大。泵浦在对信号放大时,并非等增益放大,而是受很多因素的影响,呈现出波动状态,所以要求光纤通信系统在对放大信号的同时还需要考虑到信号增益的平坦化,使其信号在接收端的接收功率总体平稳。本文主要的研究重点如下：第一,在广泛汲取前人对外拉曼放大相关研究基础上,以光纤拉曼放大器系统的特点和应用为重点,介绍了拉曼放大器的工作原理和特性,引入拉曼放大器的理论模型,分析了系统放大增益与系统参数（信号初始功率,泵浦功率,光纤距离等）之间的关系。第二,深入分析了光纤通信系统的噪声,建立相关噪声的理论模型,并对双重瑞利背向散射噪声作了详细的分析和研究,从理论上验证了前人的实验结果,得到了噪声对系统影响以及与系统参数之间的数学关系。第三,以光纤拉曼放大器的传输耦合方程为基础,数值分析了泵浦及信号功率沿光纤的分布,借助改进的粒子群优化算法对放大系统的增益平坦度进行了优化,使得系统增益波动从3dB提高到0.5dB。
杨冬玲[10]（2012）在《光纤拉曼放大器中多径噪声问题的研究》文中研究指明随着波分复用（DWDM）技术的采用和宽带业务的增长,增益带宽更宽的全光放大器成为必然。光纤拉曼放大器（FRA）凭借自身的诸多优势得到广泛关注,成为下一代光放大器的理想选择。因此,通过研究光纤拉曼放大器的噪声性能来提高其信号放大效率和系统性能至关重要。本文采用数值方法对多径噪声进行深入的研究,并对最后的优化进行验证。主要研究内容如下：首先,基于拉曼放大原理,在考虑了泵浦耗尽、放大的自发辐射（ASE）噪声和双瑞利散射（DRB）噪声等情况之后,运用光纤分段理论和平均功率法反复迭代对光纤拉曼放大器的功率传输方程进行了数值化研究。利用得到的数值解,得出不同波长信号的拉曼增益谱,以及ASE和DRB的噪声传输特性。其次,在上述基础上,分别分析了有无DRB时的系统噪声因子（NF）,并对DRB噪声的光信噪比进行研究。研究结果表明,当拉曼增益增大时,DRB噪声将限制光拉曼放大器对系统信噪比的改善作用,而双向泵浦方式的FRA可以有效地降低DRB强度。最后,针对FRA系统的DRB噪声抑制,创新地运用平均功率法对加入隔离器的FRA功率传输方程进行数值分析,得出同向拉曼放大时隔离器放置位置与噪声因子、光信噪比的关系,并获得放置光隔离器的最佳位置。证实了在15km最佳位置处放置隔离器能将系统噪声因子降低2dB和将DRB光信噪比提高4dB的有效性。
二、On the Mitigation of Polarization Dependency of Distributed Raman Amplifier Gain by Transmission Fiber PMD（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、On the Mitigation of Polarization Dependency of Distributed Raman Amplifier Gain by Transmission Fiber PMD（论文提纲范文）
（1）基于超快光学技术的实时测量系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超快光学技术简介 |
| 1.2.1 色散傅里叶变换在实时测量中的优势 |
| 1.2.2 光学时间拉伸技术在测量高速信号中的优势 |
| 1.3 基于超快光学技术的实时测量系统及研究进展 |
| 1.3.1 超快实时成像系统 |
| 1.3.2 实时光谱测量系统 |
| 1.3.3 实时传感系统 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 2 超快光学技术理论与涉及的关键器件 |
| 2.1 色散傅里叶变换原理 |
| 2.1.1 色散傅里叶变换的实现条件 |
| 2.1.2 色散傅里叶变换的数学表达 |
| 2.2 光学时间拉伸技术原理 |
| 2.2.1 光学时间拉伸系统中的映射关系 |
| 2.2.2 光学时间拉伸过程的数学表达 |
| 2.2.3 光学时间拉伸系统中的非线性效应 |
| 2.3 超快光学技术中涉及的关键器件 |
| 2.3.1 用于产生超快激光的脉冲光源 |
| 2.3.2 马赫-曾德尔调制器 |
| 2.3.3 模数转换器以及光子时间拉伸模数转换器 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于光学时间拉伸技术的实时器件表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相位分集的实时器件表征原理 |
| 3.2.1 脉冲响应和频率响应 |
| 3.2.2 单电极双输出马赫-曾德尔调制器 |
| 3.3 基于光学时间拉伸原理的待测器件实时表征系统实验方案 |
| 3.3.1 系统结构 |
| 3.3.2 相位分集仿真 |
| 3.4 待测器件响应的数字信号处理 |
| 3.4.1 时间序列分割和帧对齐 |
| 3.4.2 包络修正与脉冲响应定位 |
| 3.4.3 Tikhonov正则化 |
| 3.5 实验结果与讨论 |
| 3.5.1 相位分集测试 |
| 3.5.2 电放大器频率响应测试 |
| 3.5.3 讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于差分光学时间拉伸技术的瞬时频率测量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 差分光学时间拉伸技术实现原理 |
| 4.2.1 双输出推挽式马赫-曾德尔调制器 |
| 4.2.2 差分光电探测 |
| 4.3 瞬时频率测量系统结构 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.4.1 单音信号测量 |
| 4.4.2 双音信号测量 |
| 4.4.3 讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于频谱整形和频时映射原理的实时应力传感系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 频谱整形和频时映射原理 |
| 5.3 基于由PM-PCF构成的Sagnac干涉仪和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.3.1 保偏光子晶体光纤 |
| 5.3.2 光纤Sagnac干涉仪原理 |
| 5.3.3 基于PM-PCF的 Sagnac干涉仪原理与制作 |
| 5.3.4 基于PM-PCF的 Sagnanc干涉仪用于实时应力解调的系统结构 |
| 5.3.5 实验结果与分析 |
| 5.4 基于单模-两模-单模光纤滤波器和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.4.1 少模光纤 |
| 5.4.2 光纤M-Z干涉仪原理 |
| 5.4.3 单模-两模-单模光纤滤波器原理与制作 |
| 5.4.4 基于自制单模-两模-单模光纤滤波器的实时应力解调系统结构 |
| 5.4.5 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的研究内容与成果 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 附录 A 缩略语 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）光纤时频同步系统的中继放大研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 用于光纤时频同步的中继系统研究现状 |
| 1.2.1 用于光纤时频同步的掺铒光纤放大器研究现状 |
| 1.2.2 用于光纤时频同步的光纤拉曼放大器研究现状 |
| 1.2.3 用于光纤时频同步系统的光纤布里渊放大器研究现状 |
| 1.2.4 用于光纤时频同步的光注入锁定放大器研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容及创新点 |
| 1.4 论文各章的结构和关联关系 |
| 参考文献 |
| 第二章 光放大器原理及功率耦合方程组求解方法 |
| 2.1 基于受激辐射效应的光放大器原理 |
| 2.1.1 掺铒光纤放大器原理 |
| 2.1.2 掺铒光纤放大器主要性能参数 |
| 2.1.3 级联掺铒光纤放大器噪声累积方式 |
| 2.2 基于受激散射效应的光放大器原理 |
| 2.2.1 光纤散射效应分类 |
| 2.2.2 光纤拉曼放大器原理 |
| 2.2.3 光纤布里渊放大器原理 |
| 2.3 光放大器功率耦合方程组求解方法 |
| 2.3.1 解析解方法 |
| 2.3.2 数值解方法 |
| 2.3.3 边界问题求解方法 |
| 2.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 用于光纤时频同步的掺铒光纤放大器研究 |
| 3.1 基于高隔离度BI-EDFA的光纤时频同步系统稳定度研究 |
| 3.1.1 基于高隔离度Bi-EDFA的光纤时频同步系统噪声研究 |
| 3.1.2 放大器非对称性对光纤时频同步系统稳定度的影响 |
| 3.1.3 光纤时频同步系统噪声研究实验验证 |
| 3.2 掺铒光纤放大器性能研究 |
| 3.2.1 掺铒光纤放大器数值求解 |
| 3.2.2 掺铒光纤放大器增益和噪声指数测试 |
| 3.3 低噪声高增益掺铒光纤放大器设计 |
| 3.3.1 不同结构掺铒光纤放大器性能测试 |
| 3.3.2 用于光纤时频同步的低噪声双向中继系统 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 用于光纤时频同步的FRA/EDFA混合放大器研究 |
| 4.1 光纤拉曼放大器性能研究 |
| 4.1.1 光纤拉曼放大器理论模型研究 |
| 4.1.2 光纤拉曼放大器增益特性研究 |
| 4.2 FRA/EDFA混合双向放大器设计 |
| 4.2.1 FRA/EDFA混合双向放大器结构设计和理论模型研究 |
| 4.2.2 FRA/EDFA混合双向放大器性能测试 |
| 4.3 FRA/EDFA混合双向放大器对时频同步系统的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 用于光纤时频同步的光纤布里渊放大器研究 |
| 5.1 光纤布里渊放大器功率耦合方程组求解 |
| 5.1.1 带有偏振因子的光纤布里渊放大器解析解 |
| 5.1.2 光纤布里渊放大器解析解有效性验证 |
| 5.2 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性研究 |
| 5.2.1 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性理论模型 |
| 5.2.2 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性仿真研究 |
| 5.2.3 光纤布里渊放大器信号光增益和ABS噪声的偏振依赖性实验研究 |
| 5.3 基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器 |
| 5.3.1 光纤随机双折射效应对光纤布里渊放大器的影响 |
| 5.3.2 基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器理论模型 |
| 5.3.3 基于正交双泵浦的光纤布里渊放大器实验研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间学术成果列表 |
（3）多芯和少模光纤的设计制备及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 多芯和少模光纤在光通信领域的研究现状 |
| 1.3 多芯和少模光纤在光传感领域的研究现状 |
| 1.4 论文结构与研究内容概述 |
| 第二章 多芯和少模光纤的理论研究 |
| 2.1 多芯光纤串扰的研究 |
| 2.1.1 模式耦合理论与能量耦合理论 |
| 2.1.2 仿真结果分析 |
| 2.2 少模光纤模式色散的计算 |
| 2.3 弯曲损耗的产生机理与计算 |
| 第三章 面向高速高密度光互连的全波长多芯光纤 |
| 3.1 多芯光纤的设计 |
| 3.2 多芯光纤及其扇入扇出设备的制备 |
| 3.2.1 多芯光纤的制备 |
| 3.2.2 扇入扇出设备的制备 |
| 3.3 多芯光纤的测试 |
| 3.3.1 损耗谱测试 |
| 3.3.2 芯间串扰测试 |
| 3.3.3 色散测试 |
| 3.3.4 误差容限测试 |
| 3.4 扇入扇出设备的测试 |
| 3.5 基于多芯光纤的传输实验 |
| 3.5.1 850 nm的传输实验结果 |
| 3.5.2 1310 nm的传输实验结果 |
| 3.5.3 1550 nm的传输实验结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 面向高速光互连的宽带少模光纤 |
| 4.1 宽带少模光纤的设计 |
| 4.1.1 WKB理论 |
| 4.1.2 光纤材料对带宽的影响 |
| 4.1.3 少模光纤参数优化 |
| 4.2 宽带少模光纤制备与测试 |
| 4.2.1 带宽测试 |
| 4.2.2 色散测试 |
| 4.2.3 误差容限测试 |
| 4.3 基于宽带少模光纤的传输实验 |
| 4.3.1 基于SWDM系统的传输实验 |
| 4.3.2 基于CWDM系统的传输实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 面向拉曼分布式温度传感的新型少模光纤 |
| 5.1 拉曼分布式温度传感原理 |
| 5.2 面向拉曼分布式温度传感的少模光纤设计与制备 |
| 5.3 拉曼分布式光纤温度传感系统 |
| 5.3.1 关键器件的选取及参数说明 |
| 5.3.2 衰减补偿 |
| 5.3.3 信噪比提升方法 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.4.1 主要技术指标 |
| 5.4.2 少模工作状态下实验效果 |
| 5.4.3 准单模工作状态下实验效果 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录A 基于少模光纤的分布式布里渊动态光栅传感 |
| A.1 布里渊动态光栅的传感机理 |
| A.2 少模光纤布里渊动态光栅的产生与测量 |
| A.2.1 基于单泵浦环行腔结构的布里渊动态光栅 |
| A.2.2 布里渊动态光栅的测量 |
| A.3 基于少模布里渊动态光栅的多参量传感 |
| A.3.1 布里渊动态光栅频移与温度、应变的关系 |
| A.3.2 多参量传感的分离误差与可行性分析 |
| A.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 攻读学位期间参与的项目 |
| 攻读学位期间申请的专利 |
（4）基于受激布里渊散射的分布式光纤传感器研究（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 |
| 1.2.1 基于瑞利散射的光时域反射系统 |
| 1.2.2 基于拉曼散射的分布式光纤传感系统 |
| 1.2.3 基于布里渊散射的分布式光纤传感系统 |
| 1.3 布里渊光时域分析系统 |
| 1.3.1 原理 |
| 1.3.2 布里渊增益谱 |
| 1.3.3 布里渊频移拟合误差 |
| 1.3.4 布里渊传感器的品质因子 |
| 1.4 分布式布里渊传感系统的技术瓶颈与研究现状 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 第二章 光纤中的布里渊效应 |
| 2.1 线性散射过程 |
| 2.1.1 概述 |
| 2.1.2 波动方程 |
| 2.2 自发布里渊散射 |
| 2.3 受激布里渊散射 |
| 2.3.1 光纤中的非线性极化 |
| 2.3.2 电致伸缩 |
| 2.3.3 SBS的耦合方程 |
| 2.3.4 SBS的阈值 |
| 2.4 BFS与温度和应变的依赖关系 |
| 第三章 BOTDA系统中的非本地效应研究 |
| 3.1 BOTDA系统中的信号响应 |
| 3.2 BOTDA系统中的探测光限制 |
| 3.2.1 单边带探测光BOTDA系统中的非本地效应 |
| 3.2.2 双边带探测光BOTDA系统中的非本地效应 |
| 3.3 克服双边带探测光BOTDA系统中非本地效应的方案 |
| 3.3.1 固定双频探测光BOTDA系统 |
| 3.3.2 频率调制探测光BOTDA系统 |
| 3.3.3 正交四频探测光BOTDA系统 |
| 3.4 固定双频探测光BOTDA系统中非本地效应的消除 |
| 3.5 频移键控调制探测光BOTDA系统 |
| 3.5.1 基本原理 |
| 3.5.2 实验验证与讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 BOTDA系统中的信噪比研究 |
| 4.1 BOTDA系统中脉冲的限制及优化 |
| 4.1.1 泵浦脉冲由于调制不稳定性的限制 |
| 4.1.2 泵浦脉冲由于受激拉曼散射的限制 |
| 4.1.3 泵浦脉冲由于自相位调制的限制 |
| 4.1.4 泵浦脉冲消光比的限制 |
| 4.2 探测结构对信噪比的影响 |
| 4.2.1 基本原理及实验装置 |
| 4.2.2 直接探测结构下的信噪比分析 |
| 4.2.3 有光放大的直接探测结构下的信噪比分析 |
| 4.3 传感光纤类型对于信噪比的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 BOTDA系统中BGS线宽压缩技术研究 |
| 5.1 分析模型 |
| 5.2 差分π相移脉冲对方案中的空间分辨率限制 |
| 5.3 可调节空间分辨率的BGS线宽压缩技术研究 |
| 5.3.1 理论分析 |
| 5.3.2 仿真结果 |
| 5.3.3 实验结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 BOTDA系统中高空间分辨率恢复技术研究 |
| 6.1 技术原理 |
| 6.2 实验验证 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 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 |
（5）高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 窄线宽光纤激光的分类和应用前景 |
| 1.1.1 窄线宽光纤激光的分类 |
| 1.1.2 窄线宽光纤激光的应用前景 |
| 1.2 窄线宽光纤激光的研究现状 |
| 1.2.1 单频连续光纤激光的研究现状 |
| 1.2.2 窄线宽连续光纤激光的研究现状 |
| 1.2.3 窄线宽脉冲光纤激光的研究现状 |
| 1.3 高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光的主要受限因素 |
| 1.3.1 光纤中的SBS效应及抑制方法 |
| 1.3.2 光纤中的模式不稳定效应及抑制方法 |
| 1.4 课题研究需要解决的关键问题 |
| 1.5 课题研究内容和结构安排 |
| 第二章 窄线宽线偏振光纤激光亮度提升的理论分析 |
| 2.1 SBS效应对功率提升的影响 |
| 2.1.1 单频单模近似条件下的SBS效应动力模型 |
| 2.1.2 光纤参数对SBS阈值的影响 |
| 2.1.3 系统参数对SBS阈值的影响 |
| 2.1.4 长锥形光纤在抑制SBS效应方面的优势 |
| 2.2 综合考虑多种非线性效应下的功率提升问题 |
| 2.2.1 弹性非线性效应导致的光谱展宽 |
| 2.2.2 综合考虑SPM、XPM、SRS效应的模型修订 |
| 2.2.3 窄线宽线偏振脉冲光纤激光放大 |
| 2.3 模式不稳定效应对亮度提升的影响 |
| 2.3.1 模式不稳定效应的半解析模型 |
| 2.3.2 常规光纤的模式不稳定阈值 |
| 2.3.3 长锥形光纤的模式不稳定阈值 |
| 2.4 总结 |
| 第三章 高功率窄线宽线偏振连续光纤激光研究 |
| 3.1 高功率单频线偏振光纤激光器 |
| 3.1.1 系统设计 |
| 3.1.2 增大光纤直径提升输出功率 |
| 3.1.3 采用后向泵浦方式提升输出功率 |
| 3.1.4 小结 |
| 3.2 基于施加应力梯度的功率提升方案 |
| 3.2.1 系统设计 |
| 3.2.2 结果与讨论 |
| 3.2.3 小结 |
| 3.3 基于长锥形光纤的功率提升方案 |
| 3.3.1 系统设计 |
| 3.3.2 结果与讨论 |
| 3.3.3 小结 |
| 3.4 基于国产长锥形光纤的高功率窄线宽光纤激光器 |
| 3.4.1 系统设计 |
| 3.4.2 结果与讨论 |
| 3.4.3 小结 |
| 3.5 基于新型种子源的高功率窄线宽线偏振光纤激光器 |
| 3.5.1 系统设计 |
| 3.5.2 结果与讨论 |
| 3.5.3 小结 |
| 3.6 总结 |
| 第四章 高功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光研究 |
| 4.1 高峰值功率窄线宽线偏振纳秒脉冲激光器 |
| 4.1.1 系统设计 |
| 4.1.2 结果与讨论 |
| 4.1.3 小结 |
| 4.2 基于施加应力梯度的峰值功率提升方案 |
| 4.2.1 系统设计 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.2.3 小结 |
| 4.3 基于长锥形光纤的峰值功率提升方案 |
| 4.3.1 系统设计 |
| 4.3.2 结果与讨论 |
| 4.3.3 小结 |
| 4.4 高平均功率窄线宽线偏振纳秒脉冲光纤激光器 |
| 4.4.1 系统设计 |
| 4.4.2 结果与讨论 |
| 4.4.3 小结 |
| 4.5 总结 |
| 第五章 高功率线偏振双/多频光纤激光及其时频调控研究 |
| 5.1 高功率线偏振双频准连续光纤激光及其时频调控 |
| 5.1.1 搭载射频信号的双频准连续光纤激光 |
| 5.1.2 高功率双频准连续光纤激光系统 |
| 5.1.3 结果与讨论 |
| 5.2 高功率线偏振多频脉冲光纤激光及其时频调控 |
| 5.2.1 搭载射频信号的多频脉冲光纤激光 |
| 5.2.2 高功率多频脉冲光纤激光系统 |
| 5.2.3 结果与讨论 |
| 5.2.4 小结 |
| 5.2.5 小结 |
| 5.3 总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1.1 论文主要研究内容和相关成果 |
| 6.1.2 论文主要创新点 |
| 6.1.3 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 |
（6）相干探测布里渊光时域分析传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 分布式光纤传感技术进展 |
| 1.2.1 基于瑞利散射的分布式光纤传感技术 |
| 1.2.2 基于拉曼散射的分布式光纤传感技术 |
| 1.2.3 基于布里渊散射的分布式光纤传感技术 |
| 1.3 本论文主要研究内容 |
| 第2章 基本原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤中的布里渊散射及其与温度应力的对应关系 |
| 2.2.1 自发布里渊散射 |
| 2.2.2 受激布里渊散射 |
| 2.2.3 温度应力与布里渊频移的关系 |
| 2.3 BOTDA传感器工作原理及探测方式 |
| 2.3.1 BOTDA传感器工作原理 |
| 2.3.2 直接探测 |
| 2.3.3 相干探测 |
| 2.4 BOTDA传感器的主要限制因素 |
| 2.4.1 光纤衰减的影响 |
| 2.4.2 泵浦光功率的限制 |
| 2.4.3 探测光功率的限制 |
| 2.4.4 温度及应力交叉敏感 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 消除色度色散对相干探测BOTDA传感器的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 色度色散对相干探测BOTDA传感器中布里渊增益谱测量的影响 |
| 3.2.1 理论分析 |
| 3.2.2 实验装置及结果分析 |
| 3.3 基于双边带强度调制探测光消除色度色散影响 |
| 3.3.1 工作原理 |
| 3.3.2 实验装置与结果分析 |
| 3.4 基于单边带强度调制探测光消除色度色散影响 |
| 3.4.1 工作原理 |
| 3.4.2 实验装置与结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 消除相位波动对相干探测BOTDA传感器的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤传输引入的相位波动对布里渊增益及相位测量的影响 |
| 4.2.1 光纤传输相位波动的产生机理及常见相位波动消除技术 |
| 4.2.2 相位波动对相干探测BOTDA传感器中布里渊增益及相位测量的影响 |
| 4.3 基于波分复用消除相位波动影响的相干探测BOTDA传感器 |
| 4.3.1 基于波分复用的相位波动消除机理 |
| 4.3.2 实验装置及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于相位/增益比的相干探测BOTDA传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于微波干涉载波抑制技术提取布里渊相位及增益 |
| 5.2.1 微波干涉载波抑制技术原理 |
| 5.2.2 基于微波干涉载波抑制技术的布里渊增益及相位提取原理 |
| 5.3 基于相位/增益比的相干探测BOTDA传感器 |
| 5.3.1 仿真分析 |
| 5.3.2 实验装置及结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 本论文缩略词列表 |
| 攻读博士期间发表的论文和科研成果 |
（7）TDM抽运光纤喇曼放大器电路设计及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本论文主要工作和章节安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 TDM抽运FRA理论研究 |
| 2.1 FRA的基本原理 |
| 2.1.1 受激喇曼散射 |
| 2.1.2 FRA的分类 |
| 2.1.3 FRA抽运方式 |
| 2.2 FRA的特性 |
| 2.2.1 FRA的增益 |
| 2.2.2 FRA的噪声 |
| 2.2.3 FRA的偏振特性 |
| 2.2.4 FRA色散管理 |
| 2.3 时分复用(TDM)原理 |
| 2.3.1 时分复用基本原理 |
| 2.3.2 时间同步与划分 |
| 2.3.3 光时分复用 |
| 2.4 TDM抽运FRA概述 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 TDM抽运FRA电路设计与研究 |
| 3.1 TDM抽运FRA设计 |
| 3.2 半导体激光器驱动系统 |
| 3.2.1 半导体激光器原理 |
| 3.2.2 半导体激光器驱动电路整体设计 |
| 3.2.3 延时缓冲电路模块 |
| 3.2.4 恒流源模块 |
| 3.2.5 保护电路模块 |
| 3.2.6 基准电压源模块 |
| 3.3 半导体激光器温度控制系统 |
| 3.3.1 半导体激光器的温度特性 |
| 3.3.2 PID控制 |
| 3.3.3 温度控制系统设计 |
| 3.4 系统控制部分 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 TDM抽运FRA电路仿真与测试 |
| 4.1 半导体激光器驱动系统仿真与实验结果 |
| 4.1.1 延时缓冲电路仿真与实验 |
| 4.1.2 恒流源仿真与实验 |
| 4.1.3 基准电压源仿真与实验 |
| 4.1.4 保护电路仿真与实验 |
| 4.1.5 仿真实验结果分析 |
| 4.2 温控系统测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）高速光通信全光关键技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高速光时分复用技术 |
| 1.2.1 光时分复用技术的发展 |
| 1.2.2 关键技术研究进展 |
| 1.3 全光时钟提取技术的研究现状 |
| 1.4 光延时技术的研究进展 |
| 1.5 全光交换的研究背景及现状 |
| 1.6 本论文的主要内容和研究成果 |
| 2 高速光时分复用系统的实现及优化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超短脉冲的产生及压缩 |
| 2.3 160 Gb/s OTDM信号的生成 |
| 2.4 100 km伪线性传输链路 |
| 2.5 高速OTDM信号的解复用 |
| 2.6 实验结果与讨论 |
| 2.7 基于光滤波器提高OTDM光谱利用率 |
| 2.8 小结 |
| 3 全光时钟提取技术的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于受激布里渊散射的时钟提取技术 |
| 3.2.1 时钟提取原理 |
| 3.2.2 时钟提取结构分析 |
| 3.2.3 数值模型及参数优化 |
| 3.2.4 时钟提取实验 |
| 3.3 高速光时分复用信号的单路/群路时钟提取 |
| 3.3.1 幅度差异引入的时钟分量增强 |
| 3.3.2 时延差异引入的时钟分量增强 |
| 3.3.3 时钟分量提取分析 |
| 3.3.4 时钟分量提取实验 |
| 3.4 多路RZ信号的全光时钟提取 |
| 3.4.1 频率间隔分析 |
| 3.4.2 路RZ信号的全光时钟提取实验 |
| 3.5 NRZ信号的全光时钟恢复 |
| 3.5.1 基于SOA和CFBG的时钟增强结构 |
| 3.5.2 数值模型及参数优化 |
| 3.5.3 单路/多路NRZ信号时钟恢复实验研究及分析 |
| 3.6 小结 |
| 4 微环谐振腔光延时线 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微环谐振腔光延时线基本结构及理论模型 |
| 4.2.1 微环谐振腔光延时线结构及分类 |
| 4.2.2 微环谐振腔光延时线的理论模型 |
| 4.3 微环谐振腔光延时芯片设计 |
| 4.4 集成波导光延时芯片的制备及测试 |
| 4.5 小结 |
| 5 新型光路交换网光层组播业务实现 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 新型光路交换网络的构建及基本功能 |
| 5.2.1 网络基本结构 |
| 5.2.2 波长分配及业务 |
| 5.2.3 网络管理 |
| 5.3 基于光纤光栅波长路由的光层组播 |
| 5.3.1 基于改进型DaC结构的光层组播方案 |
| 5.3.2 网络中光层组播的具体实现 |
| 5.4 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的主要研究成果 |
| 6.2 下一步拟开展的研究工作 |
| 参考文献 |
| 缩写词索引 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）光纤拉曼放大器在光纤通信系统中的性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 发展背景 |
| 1.2 掺铒光纤放大器的发展 |
| 1.3 SRS效应对光通信的影响 |
| 1.4 光纤拉曼放大器的简介 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第2章 光纤拉曼放大器的基本原理 |
| 2.1 光纤拉曼放大器的工作原理 |
| 2.1.1 拉曼效应基本原理 |
| 2.1.2 拉曼效应的分类 |
| 2.1.3 拉曼效应的阀值 |
| 2.2 光纤拉曼放大器的增益特性分析 |
| 2.3 光纤拉曼放大器的偏振依赖性分析 |
| 2.3.1 光纤拉曼放大器偏振特性的物理原因 |
| 2.3.2 光纤拉曼放大器偏振特性理论分析 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 光纤拉曼放大器的噪声分析 |
| 3.1 光纤拉曼放大器的系统等效噪声 |
| 3.2 ASE噪声分析 |
| 3.2.1 ASE噪声的形成原理 |
| 3.2.2 ASE噪声的模型分析 |
| 3.3 DRB噪声分析 |
| 3.3.1 DRB噪声的形成原理 |
| 3.3.2 DRB噪声的模型分析 |
| 3.4 噪声对拉曼放大器的性能影响分析 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 光纤拉曼放大器增益均衡分析及优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 优化算法简介 |
| 4.3 优化算法原理分析 |
| 4.3.1 传输耦合方程分析 |
| 4.3.2 龙格库塔法数值分析 |
| 4.4 拉曼放大器的系统增益优化 |
| 4.5 拉曼放大器的优化分析 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（10）光纤拉曼放大器中多径噪声问题的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 光纤拉曼放大器的研究背景及意义 |
| 1.2 光纤拉曼放大器的国内外研究发展与现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 2 光纤拉曼放大器的理论基础 |
| 2.1 自发与受激拉曼散射(SRS) |
| 2.2 光纤拉曼放大器的结构与泵浦方式 |
| 2.2.1 光纤拉曼放大器的结构 |
| 2.2.2 分布式光纤拉曼放大器的泵浦方式 |
| 2.3 基本理论模型与增益 |
| 2.3.1 光纤衰减系数 |
| 2.3.2 FRA传输方程理论 |
| 2.3.3 拉曼增益系数 |
| 2.3.4 增益 |
| 2.4 光纤拉曼放大器的噪声 |
| 2.4.1 放大的自发辐射噪声 |
| 2.4.2 多径干涉噪声 |
| 2.4.3 串话噪声 |
| 2.4.4 四波混频噪声 |
| 2.4.5 其他噪声来源 |
| 2.5 光纤拉曼放大器的性能指标 |
| 2.5.1 噪声因子 |
| 2.5.2 净增益与开关增益 |
| 2.5.3 光信噪比 |
| 3 光纤拉曼放大器功率传输方程求解 |
| 3.1 功率传输方程数值模拟算法 |
| 3.1.1 龙格-库塔法(RK) |
| 3.1.2 Adams-Bashforth(AB)算法 |
| 3.1.3 预测-校正(PCM)算法 |
| 3.2 平均功率法求解功率传输方程 |
| 3.2.1 算法分析 |
| 3.2.2 算法流程图 |
| 3.3 仿真与分析 |
| 3.3.1 参数设置 |
| 3.3.2 仿真结果与分析 |
| 4 多径噪声对FRA的影响 |
| 4.1 ASE噪声对系统的影响 |
| 4.2 瑞利散射噪声的数值分析 |
| 4.2.1 SRB和DRB功率传输方程 |
| 4.2.2 噪声因子中DRB的贡献 |
| 4.3 双瑞利散射噪声对噪声因子的影响 |
| 4.4 瑞利散射噪声的抑制 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、On the Mitigation of Polarization Dependency of Distributed Raman Amplifier Gain by Transmission Fiber PMD（论文参考文献）
- [1]基于超快光学技术的实时测量系统研究[D]. 白卓娅. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]光纤时频同步系统的中继放大研究[D]. 穆宽林. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]多芯和少模光纤的设计制备及应用研究[D]. 刘银萍. 上海交通大学, 2020(01)
- [4]基于受激布里渊散射的分布式光纤传感器研究[D]. 王晟. 北京邮电大学, 2020(05)
- [5]高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光技术研究[D]. 黄龙. 国防科技大学, 2019(01)
- [6]相干探测布里渊光时域分析传感技术研究[D]. 李宗雷. 西南交通大学, 2019
- [7]TDM抽运光纤喇曼放大器电路设计及实验研究[D]. 程前. 华南理工大学, 2019(01)
- [8]高速光通信全光关键技术研究[D]. 陈明. 北京交通大学, 2014(06)
- [9]光纤拉曼放大器在光纤通信系统中的性能研究[D]. 高晓辉. 西安邮电大学, 2014(02)
- [10]光纤拉曼放大器中多径噪声问题的研究[D]. 杨冬玲. 北京交通大学, 2012(10)