Page 37 - 网络电信2023年11月刊
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1.2 拉曼光纤放大器数学模型 （8）
为能更好地理解拉曼光纤放大器的基本原理，并分析其基 当放大器长度为z=L时，信号光在放大器输出端的信号号功
本特性，需对拉曼放大过程构建数学模型。拉曼放大结构如图2 率
所示，WDM为波分复用设备能实现利用一个(或一组)泵浦光来放
大一个(或一组)信号光，其中的光源均是连续光。 （9）
式中，L eff 为光纤放大器的有效长度，也是产生拉曼增益的
图2 拉曼放大基本结构示意图 重要部分。其中：
（10）
信号的净增益
（11）
图2为双向泵浦结构的拉曼放大链路，信号光沿z正方向传 二、相干光通信系统
输，信号功率为Ps(z);泵浦光沿+z和-z双向传播，功率表示为 2.1 整体框图
图3为基于拉曼放大的16进制正交振幅调制(16QAM)数字相
和 ;光纤长度为L。
以泵浦光和信号光中的功率为研究对象，利用耦合微分方 干光通信系统，该系统由光发射端、光纤链路、光接收端3部分
程对其功率进行建模： 组成。在发送端，由信号源产生合适的数字基带信号，经预处
理后进入双马赫曾德尔调制器(MZM)完成相位和幅度的调制，并
将信号信息加载到激光器输出的光载波上。中间的光纤链路为
（3）
拉曼光纤放大器和传输光纤，对信号具有一定的衰减和非线性
损伤。光放大器输出的信号与加入的高斯白噪声共同作为输入
（4）
信号，在光接收端与本地振荡器产生的本振光混频后，经平衡
探测器等装置完成光电转换，经数字信号处理模块完成信号的
式中：ω s 为信号光的角频率；ω p 为泵浦光的角频率；α s
为信号光损耗；α p 为泵浦光损耗；g R (ω s ,ω p )为拉曼增益系 补偿与恢复。
数，该系数取决于泵浦光和信号光之间的频率差。 2.2 数字信号处理算法实现
信号光在光纤中传播时，会因吸收、散射原因，使得光功 信号在光纤通信系统中传输时，受到器件和传输链路的影
率降低，俗称为光纤损耗，通常用衰减系数α来衡量，单位为 响，会产生一定的信号失真或衰减，影响系统的性能。传输噪
dB/km, 这是阻碍光纤长距离传输的物理量 [11,12] ,即： 声在调制及拉曼放大过程中不断积累。拉曼放大引起的非线性
（5） 效应主要源自受激拉曼散射产生的放大自发辐射(ASE)噪声等，
该噪声会对光纤传输距离和传输容量造成影响。为降低RFA链路
的非线性效应的影响，提出了基于Volterra级数的优化算法。
（6）
在接收端对信号的失真进行补偿和均衡，如图4所示。
将式(5)代入式(3)、(4)求得泵浦光的功率 2.3 VLMS自适应算法
（7） 自适应系统的Volterra级数利用泰勒展开式进行扩展，据
此推导得出离散L阶Volterra滤波器的输出
图3 基于拉曼放大的数字相干光通信系统
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