随着无中继光纤传输系统的广泛应用, 其复杂度与成本成为需要考虑的因素。提出了一种简化的无中继传输系统, 采用斯托克斯矢量-直接检测(SV-DD)代替相干接收机。仿真研究了单波与三波复用情况下的128 Gb/s 16QAM信号传输系统性能。仿真结果表明: 该系统能够很好地将信号解调出来, 前向与后向喇曼泵浦在功率为0.6 W和0.8 W情况下性能较好, 能够承受约400 ps·nm-1的残余色散。

为了提升光载射频传输链路的链路增益以及传输距离, 采用了L波段的超长分布式2阶喇曼放大器结构对光信号进行放大。从理论上对分布式2阶喇曼放大器以及光载射频传输链路的原理进行了解释, 利用信号光、1阶抽运光、2阶抽运光以及噪声之间的耦合方程组分析了它们之间的关系, 并且得到了基于超长分布式2阶喇曼放大器的光载射频传输系统的1阶射频信号增益。通过数值仿真以及系统实验得到了抽运功率大小对超长分布式2阶喇曼放大器的开关增益的影响、光载射频传输系统在0GHz~7GHz范围内的频率响应及其射频增益以及该光载射频传输链路在应用超长分布式2阶喇曼放大器后的相位噪声情况。结果表明, 光载射频传输在超长分布式2阶喇曼放大器的作用下获得了28.1dB的链路增益, 在距离为80.94km的光链路上实现了近似无损传输, 射频信号开关增益与射频信号频率无关。该研究在光载射频链路的长距离传输中有重要的应用价值。

为了实现信号光在光纤链路上的准无损传输, 采用在光纤两端对称注入1阶和2阶喇曼抽运的高阶喇曼放大方法, 对该结构下的光纤准无损传输系统建立了理论仿真模型, 并对该系统进行了仿真优化, 研究了在不同的1阶和2阶抽运功率组合方案下, 系统总功率消耗和信号沿光纤功率平坦度的变化, 以及信号光功率和光纤长度对系统性能指标的影响。结果表明, 采用过高功率(大于1mW)的入射信号光, 会恶化系统整体性能; 当光纤的长度过长时(大于60km),系统的平坦度指标恶化明显。采用该方案能实现60km的准无损传输, 并且可以通过系统所需能耗和信号平坦度的实际需求, 设计出不同的抽运功率组合方案。

光纤喇曼放大器(FRA)系统中的偏振相关增益(PDG)降低光纤通信系统的传输性能, 因此研究FRA系统中PDG的特性和如何降低FRA系统中的PDG成为FRA系统应用中的一项重要内容。论述了FRA的基本原理, 总结了有关PDG的理论研究和实验研究, 详细分析了降低FRA中偏振相关增益的几种方法, 对FRA偏振相关增益的进一步研究方向进行了展望。

为了研究抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器性能的影响, 基于已有的耦合方程, 采用数值仿真方法, 分析了不同抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器的增益、增益饱和以及抽运功率转换效率的影响。结果表明, 双向抽运光纤喇曼放大器的增益、增益饱和以及抽运功率转换效率特性均介于同向和反向抽运光纤喇曼放大器之间, 并且随着同向抽运功率在抽运总功率中所占比例的升高, 增益、增益饱和功率和抽运功率转换效率的数值增加; 大信号、抽运功率较大时, 抽运功率配置对双向抽运光纤喇曼放大器性能的影响显著。这对双向抽运光纤喇曼放大器和光纤激光研究具有一定的参考价值。

为分析光纤喇曼放大器的原理, 基于已有的耦合微分方程, 采用数值解法, 对不同抽运光强下不同长度光纤所产生的受激喇曼散射现象进行数值模拟, 并对模拟结果作了详尽分析。发现: 发生受激喇曼散射现象时, 抽运光强和光纤长度发生兑换; 能量红移现象普遍存在, 包括同阶Stokes光谱内部和不同阶的Stokes光谱之间。抽运光强越大, 能量红移现象越明显。此结论比文献中的实验结果更全面, 对相关实验有指导作用, 为光纤喇曼放大器和光纤喇曼激光器等器件的原理理解和优化设计提供了有益的参考。

提出了一种通过提高长距离光纤布喇格光栅传感系统容量,从而实现多传感点参量测量的新方法.采用时分复用、窄波长范围扫描激光方式，将多个中心波长相近的低反射率光纤布喇格光栅放置于系统的不同位置，构成准分布式光纤传感系统，实现了多个传感点参量的同时测量.同时提出了采用掺铒光纤和喇曼混合放大方法来延长传感距离.在系统的中间加入一个喇曼泵浦进行喇曼放大以此补偿光纤布喇格光栅反射的信号，系统末端的掺铒光纤利用前面喇曼泵浦剩余的泵浦功率产生自发辐射光并放大传感信号，使得整个系统的传感距离延长.实验证实：将三只中心波长均在1 580 nm附近，反射率均小于4%的光纤布喇格光栅，分别放置在系统的不同位置，在200 km处获得了15 dB的信噪比，反射信号明显；并且在200 km处的静态应变和温度实验中，线性度均达到了0.999以上.

为了对后向抽运分布式宽带光纤喇曼放大器的特性进行实验研究，采用多波长1426nm，1440nm，1460nm，1475nm和1495nm的半导体激光器作为抽运源，实现了C+L波段近80nm带宽的信号光放大，获得了比较好的平坦增益、偏振相关增益，系统平均开关增益为10.7dB，增益平坦度为1.5dB,最大噪声指数为-1.96dB，偏振相关增益小于0.4dB。结果表明，光纤喇曼放大器的抽运源波长、功率选择比较合理，系统所有技术指标均满足光纤通信使用要求。这一结果将对通信产业化发展有着重要的指导作用。

通过分析旋光纤喇曼放大器中信号光、抽运光的非线性薛定谔波动方程及放大自发辐射噪音特性，提出一种能同时在旋光纤喇曼放大器中产生预计波形放大自发辐射噪音，又方便计算的方法.根据放大自发辐射噪音时域特性，建立并在波动方程中加入放大自发辐射非高斯噪音模型.在考虑旋光纤双折射的非线性效应同时，通过分步傅里叶法对波动方程求解，计算了旋光纤喇曼放大器中的放大自发辐射噪音，并与实验结果吻合.

为了研究前向、后向多抽运光纤喇曼放大器的增益特性,在受激喇曼散射功率耦合方程组的基础上,采用龙格-库塔法结合打靶法分别计算了前、后向抽运功率、信号功率沿光纤的演化过程,并给出了抽运功率和信号功率的计算结果。结果表明,前向抽运系统中信号开始被放大,在最大处开始快速减小。低频抽运光的功率开始被放大的原因是由于抽运光之间的非线性相互作用引起的。后向抽运时信号开始被缓慢减小,然后在距离光纤末端处快速增加。这为以后喇曼光纤放大器的设计提供了重要的参考。