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随着密集波分复用技术在光纤通信中的迅速发展和实用,已经大规模投入使用的掺饵光纤放大器的性能已经不能满足光通信的需求,这时就更加迫切地需要一种功能完善、能够同时放大多路信号的光纤放大器。最近几年来,以光纤中的非线性现象为基础的技术成为研究的热点,比如光纤拉曼放大器,不仅具有较宽的增益带宽,并且能够进行在线放大,因此也得到了广泛的应用。但是光纤拉曼放大对泵浦的要求比较高,增益也不够显著,而基于光纤中非线性效应——四波混频的光纤参量放大具有高增益、大带宽和低噪声的优点,能够为任意波长的信号光提供宽带平坦的高增益。在这种研究背景下,进一步研究复合参量放大,充分发挥参量放大的潜力具有对光通信的发展有重要意义,DWDM技术要求光放大器对多路信号有同样的增益,这就要求光放大器具有平坦的增益谱。本文中首先研究了多段光纤级联参量放大的性能并用差分进化算法对增益谱的平坦度进行优化,根据对差分进化算法优化结果的分析,一般的差分进化算法中存在容易陷入局部最优,收敛速度不稳定等缺陷,由此在差分进化算法中引入混沌映射,由于混沌映射具有遍历性、随机性和规律性[11],加强了算法的局部搜索能力,能够避免出现局部最优解,因此本文中用混沌差分进化算法对多段级联参量放大的增益谱进一步优化,得到了性能更优的增益谱。主要研究成果如下:(1)分别用解析解和数值解推导分析了参量放大的耦合模方程。并通过仿真研究单泵浦和双泵浦参量放大增益谱,探究了用解析解模型和数值解模型进行仿真时的不同特点,研究了影响参量放大的参数,如泵浦波长和泵浦功率、光纤零色散波长以及光纤非线性系数等,并联系参量放大的理论推导加以理解。(2)通过仿真分别探究了在窄距双泵浦参量放大和宽距双泵浦参量放大的情况下零色散波长对参量放大增益性能的影响,得出了宽距双泵浦参量放大时,增益性能很容易受到零色散波动的影响的结论。并通过用optisystem仿真对拉曼放大和掺饵放大的混合放大在系统中的性能进行了研究,为下文的研究打下了基础。(3)根据零色散波长受温度和光纤结构等因素的影响情况,构思了一种用温度控制的参量增益系统,通过温度调节零色散波长值进而控制参量放大的增益性能。(4)介绍了本文所使用的智能优化算法-差分进化算法的原理,并引入到多段级联光纤参量放大的增益性能优化中,探究了具体的优化方法及流程,并对优化过程进行仿真得到增益带宽接近400nm,增益值为16dB,增益波动仅为0.9dB的参量放大增益谱,证明了差分进化算法能够优化得到更加平坦的参量增益谱,为混沌参量参量放大的性能研究及优化打下了基础。(5)根据优化结果的不足提出了一种改进的差分进化算法-混沌差分进化算法,来进一步优化多段级联光纤参量放大的增益谱,克服了普通差分进化算法容易陷入全局最优、收敛速度不稳定等缺点,得到了性能更优的优化结果。