采用PSO算法的S波段EDFA的优化设计

表1 MATLAB仿真中EDF的参数及其他相关参数

参 数

数值孔径截止波长/nm模场直径/ m

背景损耗(1550nm)/(dB km

-1

现35nm的平坦增益,在输入信号功率为-20dBm时平均增益可达10dB以上,满足WDM多信道传输的要求,仿真结果也证明了应用PSO算法来优化设计S波段EDFA的有效性。3.2 长波长ASE滤波器分配方案分析

如图3所示,插入单个长波长ASE滤波器的S波段EDFA增益比未插入ASE滤波器时约提高了2dB,对于放大器来说这是一个很可观的性能提升,尤其在S波段多级级联EDFA结构中。因此长波长ASE滤波器的引入对S波段EDFA的优化是非常关键的,有必要在应用算法优化S波段EDFA之前,先对ASE滤波器的分配方案进行分析。以下对插入单个及多个ASE滤波器的情况通过MATLAB仿真进行分析。该仿真基于EDFA稳态特性的数值模拟算法。仿真采用的数据为:EDF长3.5m,分为7段,每段0.5m。输入信号功率为-20dBm,采用980nm双向泵浦方式,泵浦总功率为380mW

。

S波段EDF0.249105.32

)

13.47152119.41486~1520nm,1nm间隔,35个信道

3800.30.10.2

吸收系数峰值(980nm)/(dB m-1)吸收系数峰值(1530nm)/(dB m-1)发射系数峰值(1530nm)/(dB m-1)信号波长(S波段)泵浦总功率/mW

泵浦光与信号光的耦合损耗/dB低浓度掺杂单模光纤熔接损耗/dB高浓度掺杂单模光纤熔接损耗/dB

长ASE滤波器位于EDF第5段时,静态GFF位于EDF2.8m处时,S波段EDFA的输出特性最优。图2为经PSO算法优化的S波段EDFA的输出光谱及增益、噪声系数特性,增益平坦度uflat<0.1dB,噪声系数nf<5dB,在1486~1520nm

之间实

图3 单个ASE滤波器插入前后S波段EDFA的输出光谱

EDF中的ASE有正向和反向两种,在EDF的

最前端无正向ASE,最末端无反向ASE,因此长波长ASE滤波器只能位于中间5段(除首尾两段),图4为单个长波长ASE滤波器插入不同位置的仿真结果,如图所示,N=5时,输出特性最好,平均增益明显提高,可见,单级ASE滤波器的位置越靠

近

图2 PSO优化S波段EDFA的输出光谱及增益、噪声系数

图4 单个ASE滤波器插入不同位置时的输出光谱