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基于电鳗觅食算法的三阶拉曼放大器设计
1
作者
巩稼民
路广文
+3 位作者
雷鸣
王宁
李宽
巩译
《激光与红外》
北大核心
2025年第9期1386-1394,共9页
为了满足全光通信网络对长距离大带宽和大容量传输的需求,本文以掺铒碲基光纤作为增益介质,提出了一种基于电鳗觅食优化算法的三阶多泵浦拉曼光纤放大器设计。对简化后的三阶拉曼耦合方程进行数值求解,采用电鳗觅食优化算法优化泵浦参数...
为了满足全光通信网络对长距离大带宽和大容量传输的需求,本文以掺铒碲基光纤作为增益介质,提出了一种基于电鳗觅食优化算法的三阶多泵浦拉曼光纤放大器设计。对简化后的三阶拉曼耦合方程进行数值求解,采用电鳗觅食优化算法优化泵浦参数,并对1530~1630nm带宽内一阶、二阶和三阶拉曼放大器信号光的输出增益、增益平坦度及噪声性能进行了数值模拟和对比分析。最终所设计的三阶拉曼放大器在在六路泵浦总功率仅为08850W的情况下实现了294468dB的高平均输出增益以及07467dB的低增益平坦度。
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关键词
三阶拉曼放大器
多泵浦
电鳗觅食优化算法
低增益平坦
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职称材料
二阶泵浦种子光对三阶拉曼光纤放大器的影响
2
作者
陈佟
刘伟
+5 位作者
杨悦
李扬
龙函
吴剑军
项旻
成炬新
《中国光学(中英文)》
北大核心
2025年第2期266-273,共8页
三阶拉曼光纤放大器因其较高的增益与较低的噪声指数被用于长距离无中继光传输中。三阶拉曼放大器作为拉曼放大的前沿技术,目前国内的研究较少,对于泵浦的配置与放大器的性能关系还不够明晰。为此,本文通过实验测试了二阶泵浦种子光对...
三阶拉曼光纤放大器因其较高的增益与较低的噪声指数被用于长距离无中继光传输中。三阶拉曼放大器作为拉曼放大的前沿技术,目前国内的研究较少,对于泵浦的配置与放大器的性能关系还不够明晰。为此,本文通过实验测试了二阶泵浦种子光对三阶拉曼光纤放大器性能的影响。首先用功率耦合方程定性分析了不使用二阶泵浦种子光的可行性,之后实验验证了在缺少二阶泵浦种子光的条件下,三阶拉曼光纤放大器仍能实现对信号光的增益,但较有二阶泵浦种子光时效率会降低。本文搭建了47波200 km的波分复用传输系统进行实验验证。结果表明:在没有二阶泵浦种子光的情况下三阶拉曼光纤放大器也可以实现对信号光的增益,但引入二阶泵浦种子光能显著提升性能,仅25 mW的二阶泵浦种子光就能使信号得到最少3.7 dB,平均6 dB的功率提升以及平均0.8 dB的光信噪比提升。省去二阶泵浦种子光能降低成本,但引入二阶泵浦种子光能显著提升三阶拉曼放大器的性能。
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关键词
三阶
拉曼
光纤
放大器
种子光
受激
拉曼
散射
自发
拉曼
散射
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职称材料
基于神经网络的三阶拉曼放大光传输系统建模
3
作者
陈佟
邓黎
+5 位作者
王谦
郭小溪
徐健
龙函
黄超
黄丽艳
《光通信研究》
北大核心
2025年第5期21-26,共6页
【目的】三阶分布式拉曼放大器(DRA)是目前长距离无中继传输中的光放大前沿技术,与一阶和二阶DRA传输相比,其在传输过程中能实现更优的增益与噪声特性,但传输过程也更为复杂。然而目前对三阶DRA的建模多基于拉曼功率耦合方程,其需要数...
【目的】三阶分布式拉曼放大器(DRA)是目前长距离无中继传输中的光放大前沿技术,与一阶和二阶DRA传输相比,其在传输过程中能实现更优的增益与噪声特性,但传输过程也更为复杂。然而目前对三阶DRA的建模多基于拉曼功率耦合方程,其需要数值方法求解,计算相对复杂。运算量小的建模方法则基于数据驱动型机器学习,需要庞大的数据量,且泛化能力较差。为此需要新的建模方法,在保证模型精度的前提下提升运算速度。【方法】文章提出了一种基于内嵌物理知识型神经网络(PINN)的方案对三阶拉曼放大光传输系统进行建模。该方案能结合数值方法和数据驱动型机器学习的优点,将微分方程的求解转化为优化问题,通过将微分方程以及边界条件等约束作为损失函数,实现神经网络的训练,使得模型兼顾计算的精度与复杂度。【结果】文章搭建了一个120 km的C波段47信道的三阶拉曼放大光纤传输系统,并分别采用数值方法和所提的PINN对系统进行功率预测,结果表明,PINN预测的信号功率与传统的数值方法偏差小于0.19 dB,预测的泵浦光功率则几乎无误差,而运算次数则降低了一个数量级。【结论】PINN能准确预测三阶拉曼放大光传输系统中泵浦光与信号光的功率演化,且相比数值方法显著降低了计算复杂度。
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关键词
无中继传输
分布式
拉曼
放大器
三阶拉曼放大器
内嵌物理知识型神经网络
机器学习
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职称材料
题名
基于电鳗觅食算法的三阶拉曼放大器设计
1
作者
巩稼民
路广文
雷鸣
王宁
李宽
巩译
机构
西安邮电大学电子工程学院
西安邮电大学通信与信息工程学院
北京信息科技大学信息与通信工程学院
出处
《激光与红外》
北大核心
2025年第9期1386-1394,共9页
基金
国家自然科学基金项目(No.61775180,No.62276210)
陕西省自然科学基础研究计划项目(No.2022JM-380)
北京市自然科学基金-小米创新联合基金项目(No.L223025)资助。
文摘
为了满足全光通信网络对长距离大带宽和大容量传输的需求,本文以掺铒碲基光纤作为增益介质,提出了一种基于电鳗觅食优化算法的三阶多泵浦拉曼光纤放大器设计。对简化后的三阶拉曼耦合方程进行数值求解,采用电鳗觅食优化算法优化泵浦参数,并对1530~1630nm带宽内一阶、二阶和三阶拉曼放大器信号光的输出增益、增益平坦度及噪声性能进行了数值模拟和对比分析。最终所设计的三阶拉曼放大器在在六路泵浦总功率仅为08850W的情况下实现了294468dB的高平均输出增益以及07467dB的低增益平坦度。
关键词
三阶拉曼放大器
多泵浦
电鳗觅食优化算法
低增益平坦
Keywords
third order Raman amplifier
multi pump
electric eel foraging optimization algorithm
low gain flatness
分类号
TN929.11 [电子电信—通信与信息系统]
O437 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
二阶泵浦种子光对三阶拉曼光纤放大器的影响
2
作者
陈佟
刘伟
杨悦
李扬
龙函
吴剑军
项旻
成炬新
机构
国家电网有限公司信息通信分公司
电力规划总院有限公司
武汉光迅科技股份有限公司
出处
《中国光学(中英文)》
北大核心
2025年第2期266-273,共8页
基金
国家电网有限公司科技项目(No.SGZB0000TGJS2301000)。
文摘
三阶拉曼光纤放大器因其较高的增益与较低的噪声指数被用于长距离无中继光传输中。三阶拉曼放大器作为拉曼放大的前沿技术,目前国内的研究较少,对于泵浦的配置与放大器的性能关系还不够明晰。为此,本文通过实验测试了二阶泵浦种子光对三阶拉曼光纤放大器性能的影响。首先用功率耦合方程定性分析了不使用二阶泵浦种子光的可行性,之后实验验证了在缺少二阶泵浦种子光的条件下,三阶拉曼光纤放大器仍能实现对信号光的增益,但较有二阶泵浦种子光时效率会降低。本文搭建了47波200 km的波分复用传输系统进行实验验证。结果表明:在没有二阶泵浦种子光的情况下三阶拉曼光纤放大器也可以实现对信号光的增益,但引入二阶泵浦种子光能显著提升性能,仅25 mW的二阶泵浦种子光就能使信号得到最少3.7 dB,平均6 dB的功率提升以及平均0.8 dB的光信噪比提升。省去二阶泵浦种子光能降低成本,但引入二阶泵浦种子光能显著提升三阶拉曼放大器的性能。
关键词
三阶
拉曼
光纤
放大器
种子光
受激
拉曼
散射
自发
拉曼
散射
Keywords
third-order Raman fiber amplifier
seed light
stimulated Raman scattering
spontaneous Raman scattering
分类号
TN913.7 [电子电信—通信与信息系统]
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职称材料
题名
基于神经网络的三阶拉曼放大光传输系统建模
3
作者
陈佟
邓黎
王谦
郭小溪
徐健
龙函
黄超
黄丽艳
机构
国家电网有限公司信息通信分公司
武汉光迅科技股份有限公司
出处
《光通信研究》
北大核心
2025年第5期21-26,共6页
基金
国家电网有限公司科技资助项目(SGZB0000TGJS2301000)。
文摘
【目的】三阶分布式拉曼放大器(DRA)是目前长距离无中继传输中的光放大前沿技术,与一阶和二阶DRA传输相比,其在传输过程中能实现更优的增益与噪声特性,但传输过程也更为复杂。然而目前对三阶DRA的建模多基于拉曼功率耦合方程,其需要数值方法求解,计算相对复杂。运算量小的建模方法则基于数据驱动型机器学习,需要庞大的数据量,且泛化能力较差。为此需要新的建模方法,在保证模型精度的前提下提升运算速度。【方法】文章提出了一种基于内嵌物理知识型神经网络(PINN)的方案对三阶拉曼放大光传输系统进行建模。该方案能结合数值方法和数据驱动型机器学习的优点,将微分方程的求解转化为优化问题,通过将微分方程以及边界条件等约束作为损失函数,实现神经网络的训练,使得模型兼顾计算的精度与复杂度。【结果】文章搭建了一个120 km的C波段47信道的三阶拉曼放大光纤传输系统,并分别采用数值方法和所提的PINN对系统进行功率预测,结果表明,PINN预测的信号功率与传统的数值方法偏差小于0.19 dB,预测的泵浦光功率则几乎无误差,而运算次数则降低了一个数量级。【结论】PINN能准确预测三阶拉曼放大光传输系统中泵浦光与信号光的功率演化,且相比数值方法显著降低了计算复杂度。
关键词
无中继传输
分布式
拉曼
放大器
三阶拉曼放大器
内嵌物理知识型神经网络
机器学习
Keywords
unrepeatered transmission
DRA
third order DRA
PINN
machine learning
分类号
TN929 [电子电信—通信与信息系统]
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职称材料
题名
作者
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被引量
操作
1
基于电鳗觅食算法的三阶拉曼放大器设计
巩稼民
路广文
雷鸣
王宁
李宽
巩译
《激光与红外》
北大核心
2025
0
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下载PDF
职称材料
2
二阶泵浦种子光对三阶拉曼光纤放大器的影响
陈佟
刘伟
杨悦
李扬
龙函
吴剑军
项旻
成炬新
《中国光学(中英文)》
北大核心
2025
0
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职称材料
3
基于神经网络的三阶拉曼放大光传输系统建模
陈佟
邓黎
王谦
郭小溪
徐健
龙函
黄超
黄丽艳
《光通信研究》
北大核心
2025
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