为了分析同向抽运与反向抽运光纤拉曼放大器的最大拉曼增益，基于耦合微分方程，采用理论推导的方法，根据不同抽运结构下信号光放大的不同实际情况定义并推导出同向抽运光纤拉曼放大器和反向抽运光纤拉曼放大器的最大拉曼增益公式。然后，详细分析了各个参数对两种抽运方式下光纤拉曼放大器的最大拉曼增益的影响。对两种抽运方式下相同参数引起的最大拉曼增益进行了比较。结果表明，同样的参数对同向抽运与反向抽运光纤拉曼放大器最大拉曼增益的影响有相同的地方，也有不同的地方。最后，将最大拉曼增益和常用的开关增益进行了比较。对光纤拉曼放大器的实验、成本估计和器件效率等研究有重要参考意义。

为了对反向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发,采用龙格库塔算法和打靶法相结合的数值模拟方法,详细分析所有物理因素对反向抽运光纤拉曼放大器功率转换效率的影响.结果表明:功率转换效率先随着光纤长度增加而增加,当增加到最大值时保持数值不变;功率转换效率随着初始信号光功率、光纤拉曼增益系数、信号光损耗系数增加而增加,随着光纤有效面积、抽运光损耗系数、抽运光与信号光的频率比增加而减小;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物线曲线关系.所得结论对反向抽运光纤拉曼放大器功率转换效率的进一步研究以及光纤拉曼放大器的其他相关研究有重要参考意义.

为了对同向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发, 理论推导出功率转换效率的解析解,采用数值计算的方法详细分析不同物理因素对功率 转换效率的影响。结果表明:功率转换效率先随着光纤长度和单位面积的拉曼增益系数增加而 增加,当增加到最大值时保持数值不变;小信号时,初始信号光功率对功率转换效率的影响较小;大 信号时,功率转换效率随着初始信号光功率增加而快速增加;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物 线曲线关系;抽运光与信号光的频率比增加时,功率转换效率减小。

为系统地研究同向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率, 采用求数值解和求近似解析解两种方法得到相关结果, 并对其结果进行了比较。首先, 由耦合微分方程出发, 采用龙格库塔算法对功率转换效率进行数值模拟, 同时采用求近似解析解的方法推导出功率转换效率公式; 然后, 给出两种方法下各个参量影响功率转换效率的定量分析结果; 最后, 对分析功率转换效率的两种方法得到的结果进行了比较。结果表明, 两种方法下, 各参量对功率转换效率影响的总体趋势一致。功率转换效率都随着光纤长度增加而增加, 直到增加至一确定值而保持不变, 随着初始信号光功率、光纤拉曼增益系数数值增加而增加, 随着光纤有效面积、抽运光与信号光的频率比数值增加而减小; 功率转换效率和初始抽运光功率都呈抛物线曲线关系; 不同的是, 求解析解的结果大于求数值解的结果。求数值解的结果精确, 优于求近似解析解的结果。所得结论与文献相比有新的进展, 为光纤拉曼放大器功率转换效率的进一步研究提供了参考。

为分析反向抽运光纤拉曼放大器的阈值特性, 基于已有的耦合微分方程, 采用龙格库塔法和打靶法相结合的算法, 数值模拟了反向抽运光纤拉曼放大器中信号光功率沿光纤的演变过程, 在此基础上根据实际情况推导出反向抽运光纤拉曼放大器的阈值公式, 并详细分析了各个参数对反向抽运光纤拉曼放大器阈值特性的影响, 结果表明, 初始信号光功率、光纤有效长度、拉曼增益系数增加, 阈值就会减小;光纤有效面积越大, 阈值越大。

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。

为了研究光纤喇曼放大器的阈值特性，首先由受激喇曼散射的耦合微分方程出发，采用数值模拟的方法，描述了光纤喇曼放大器中阈值的产生过程，给出阈值前后的仿真结果，强调阈值的重要性。然后在已有研究的基础上，考虑与实际情况相吻合，采用理论推导的方法，得到同向抽运和反向抽运光纤喇曼放大器的阈值公式。并且采用5种典型光纤的相应参数，对影响阈值的各参量进行了详细分析，抽运方式不同，阈值不同；同一种抽运方式中，各参量对阈值的影响也不同。结果表明，可以根据各个参量对阈值的不同影响来优化参量以降低阈值，对于如何提高光纤喇曼放大器的抽运效率以及光纤喇曼放大器的实验工作有一定的参考价值。