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的激光器，具有結(jié)構(gòu)簡潔，輸出光束質(zhì)量好，波長轉(zhuǎn)換能力強和常溫下性能穩(wěn)定的特點，是DWDM系統(tǒng)理想的信號源和泵浦源而得到了重視。為了實現(xiàn)不同類型拉曼光纖激光器的優(yōu)化設計，必須對其理論模型即相應的光功率耦合方程組進行快速求解。 本文首先簡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用作了介紹。其次，通過對級聯(lián)拉曼光纖激光

2、器的理論模型進行仔細分析，得出了數(shù)值求解拉曼光功率耦合方程組的問題可以轉(zhuǎn)化為復雜函數(shù)的尋優(yōu)問題這一結(jié)論。根據(jù)方程組建立的適應度函數(shù)的具體情況，針對兩大類優(yōu)化算法：微粒群算法和量子遺傳算法做出了相應的改進。改進的微粒群算法吸收遺傳算法的優(yōu)點，利用算術雜交和均勻性變異算子來提高粒子的多樣性，加快了優(yōu)化算法的收斂速度并避免陷入局部最優(yōu)；改進的量子遺傳算法綜合了前人的思想并根據(jù)量子門的特性采用遺傳算法的交叉策略對編碼進行替換，同樣增強了函數(shù)的尋

3、優(yōu)能力。測試結(jié)果表明，改進算法可以用于多維復雜函數(shù)的優(yōu)化。本文也給出了優(yōu)化算法的其它應用：對模場半徑和拉曼增益譜進行數(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優(yōu)化算法的基礎上，使用改進的優(yōu)化算法并配合快速Runge—Kutta算法求解光功率耦合方程組，并針對普通的Newton—Raphson打靶算法容易“脫靶”和計算時間過長的問題，在功率變化的敏感點位利用優(yōu)化算法對初值進行篩選。利用該算法對影響二階摻磷拉曼光纖激