拉曼光纖激光器輸出功率特性研究.pdf

1、拉曼光纖激光器作為一種基于受激拉曼散射效應(yīng)的激光器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，輸出光束質(zhì)量好，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換能力強(qiáng)和常溫下性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，是DWDM系統(tǒng)理想的信號(hào)源和泵浦源而得到了重視。為了實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型拉曼光纖激光器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，必須對(duì)其理論模型即相應(yīng)的光功率耦合方程組進(jìn)行快速求解。 本文首先簡(jiǎn)述了拉曼散射的基本原理以及受激拉曼散射的增益特性，并對(duì)拉曼光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)和現(xiàn)今比較流行的幾種拉曼光纖激光器的應(yīng)用作了介紹。其次，通過(guò)對(duì)級(jí)聯(lián)拉曼光纖激光

2、器的理論模型進(jìn)行仔細(xì)分析，得出了數(shù)值求解拉曼光功率耦合方程組的問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為復(fù)雜函數(shù)的尋優(yōu)問(wèn)題這一結(jié)論。根據(jù)方程組建立的適應(yīng)度函數(shù)的具體情況，針對(duì)兩大類(lèi)優(yōu)化算法：微粒群算法和量子遺傳算法做出了相應(yīng)的改進(jìn)。改進(jìn)的微粒群算法吸收遺傳算法的優(yōu)點(diǎn)，利用算術(shù)雜交和均勻性變異算子來(lái)提高粒子的多樣性，加快了優(yōu)化算法的收斂速度并避免陷入局部最優(yōu)；改進(jìn)的量子遺傳算法綜合了前人的思想并根據(jù)量子門(mén)的特性采用遺傳算法的交叉策略對(duì)編碼進(jìn)行替換，同樣增強(qiáng)了函數(shù)的尋

3、優(yōu)能力。測(cè)試結(jié)果表明，改進(jìn)算法可以用于多維復(fù)雜函數(shù)的優(yōu)化。本文也給出了優(yōu)化算法的其它應(yīng)用：對(duì)模場(chǎng)半徑和拉曼增益譜進(jìn)行數(shù)值擬合。 最后，在分析了光功率耦合方程組的特性和各種改進(jìn)優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上，使用改進(jìn)的優(yōu)化算法并配合快速Runge—Kutta算法求解光功率耦合方程組，并針對(duì)普通的Newton—Raphson打靶算法容易“脫靶”和計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，在功率變化的敏感點(diǎn)位利用優(yōu)化算法對(duì)初值進(jìn)行篩選。利用該算法對(duì)影響二階摻磷拉曼光纖激