[發明專利]一種基于智能算法的對拉曼增益譜優化的方法

在審

• 申請號: 201410252627.6
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN104009803A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 張麗佳;忻向軍;劉博;張琦;王擁軍;尹霄麗;李明杰;李博文;田清華
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B10/294
• 分類號: H04B10/294
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及增益譜的優化，特別是拉曼放大器增益譜。

背景技術

近年來，隨著計算機網絡和各類新型數據傳輸業務的迅猛發展，人們對通信容量和帶寬的需求進一步提高。光纖拉曼放大器(FRA)日益受到關注，尤其是在波分復用(WDM)系統中具有廣闊的應用前景。FRA之所以越來越受到關注，是因為它具有以下優點：

1，增益帶寬大。石英光纖典型的拉曼增益系數譜如圖1所示。圖中拉曼增益譜頻寬很寬，大約40THz。在13THz附近有較寬的主峰。

2，增益波段靈活。如圖1所示，Raman增益系數譜的橫坐標是信號光頻率相對于泵浦光頻率的差值，而不是信號光的絕對頻率。這就說明Raman增益系數峰值的位置由泵浦波長來決定，而不像EDFA那樣取決于摻雜離子的能級結構。所以對于FRA來講，只要有合適波長的泵浦源，理論上可以實現對任意波段信號光的放大。

3，噪聲指數低。對于分布式FRA而言，光信號的放大是在整個光纖長度上進行的，這一特征使得分布式FRA的噪聲指數比分立式放大器的噪聲指數低得多。

在WDM光纖通信系統中，如何實現很寬波段內多路信號光的同時均衡放大是迫切需要解決的一個關鍵問題。如圖1所示，FRA雖然具有很寬的增益譜，但是這個增益譜是很不平坦的。多波長寬帶FRA是通過加入多個泵浦光來提高增益帶寬和增益譜的平坦度。它具有全波段放大、可利用傳輸光纖進行在線放大以及優良的低噪聲特性等優點，再次成為光纖通信系統中的研究熱點。然而在多波長寬帶FRA設計中，增益譜的波動是衡量光纖拉曼放大器性能的一個非常重要的指標，因為同一泵浦光對不同波長的信號的增益系數是不一樣的，這就造成了光纖拉曼放大器增益譜的不平坦。增益譜不平坦不僅限制了系統的光信嗓比，也將導致各信道的功率不一致，增加復用輸出端的串話。目前，采用混合式放大器或分布式多波長光纖拉曼放大器，都可以達到80nm以上的增益帶寬，但是平坦度還不甚理想，這無疑限制了其在系統中的應用。雖然可以采用增益均衡器來優化增益譜，但是引入附加損耗，又增加了成本。對于多波長寬帶拉曼放大器，可以通過優化泵浦源的功率、波長的配置使得增益譜盡量平坦。理論上，只要有足夠的泵浦源，可以達到任意平坦度的理想增益譜。但是，由于泵浦光與泵浦光、信號光與信號光以及泵浦光與信號光之間的受激拉曼散射使得整個系統具有高度的非線性，選擇泵浦光組合來獲得特定的增益曲線變得非常困難。工程設計中大都憑借經驗，手動調整泵浦光波長和功率等參數，以得到好的結果，但這種方法相對耗時。所以，一種能夠智能選擇合適泵浦光的增益譜優化機制就顯得非常必要了。

發明內容

(一)要解決的技術問題：

本發明要解決的技術問題是：提供一種能夠智能選擇多泵浦光纖拉曼放大器的泵浦功率和波長的機制，來達到拉曼增益譜實現預期設定的平坦度，進而提升光纖WDM系統的傳輸能力。

(二)技術方案：

本發明通過選擇合適的FRA泵浦光波長和功率來提高拉曼放大器增益譜的平坦度。具體的選擇機制如下：

1,初始化一個泵浦庫，泵浦集中包含n個泵浦矢量，對于雙泵浦拉曼放大器，每個泵浦矢量包含4個分量，例如，第i個泵浦矢量表示為Xi＝(xi1,xi2,xi3,xi4)，其中，xi1,xi2代表兩個泵浦的波長，xi3,xi4代表兩個泵浦的功率；設置最大迭代次數Gm＝200，限定泵浦的波長和功率范圍。

2,對目標泵浦矢量進行變異處理，角標r1，r2，r3，是屬于[0,n]的不同整數且與當前目標矢量索引i不同，F是縮放因子。是生成的變異泵浦矢量。

3,對目標泵浦矢量和新生成的變異泵浦矢量進行雜交操作生成實驗泵浦矢量，這一過程稱之為交叉，父代個體和變異個體依據交叉概率生成新的個體，具體方法如下：