导言
拉曼光纤扩展器（RFA）具有宽的扩展谱宽，中心波长随意和低的噪声指数，因而在大容量DWDM光传输体系和网络中起着重要效果[1，2]。RFA根据光纤中的受激拉曼散射（SRS），具有显着的阈值特色。跟着固态激光泵浦不断发展，其输出功率可达数百毫瓦，如市售的这类泵浦已有200—300mW，但仍有必要数个泵浦激光器偏振复用，以供给满足的光功率给DWDM光信号高增益扩展，一起还须在给定的波长范围内增益平整。因为SRS进程很杂乱，如存在泵浦一信号光，泵浦—泵浦，信号光—信号光，之间的相互效果[3—5]。为了完成RFA地点链路尽可能好的性能指标，一个有用途径是恰当地组织多个泵浦，及确认它们各自的功率和波长。
一般，多泵浦SRS的杂乱进程，难以解析地表达。并因而也难以取得为优化组成的增益曲线所需求的有关数据资料；别的关于该问题，还有许多部分最佳值叠加到大局最佳值上。模仿退化（SA）算法关于优化一个杂乱体系是适用的[6]。它可用于接连的大局优化并显现很好的收敛性[ 7 ]。本文将SA原理用于优化多泵浦RFA装备，其间包含波长挑选和功率调整。以下首要叙说多泵浦RFA的理论模型。接着，选用SA对这些扩展器作出新的规划计划。
前向和反向多泵浦RFA理论
在RFA中多个泵浦和各个被扩展的信号光之间的相互效果是由一套耦合方程且加以描绘[8]这些方程式可被扩展用以描绘带多泵浦（包含前向和反向泵浦）的DWDM体系。
Ii是第I泵浦或通道信号的光功率（关于泵浦i=1，…….泵浦数和关于信号 i=泵浦数+1…… n。这儿n是泵浦数加上光信号数）。信号在z=0处进入光纤；而关于前向泵浦，诸泵浦在z=0处，关于反向泵浦，则诸泵浦在z=l处，即链路光纤结尾。νi是第i个泵浦或通道信号光。下标越大，则波长越长。gR（Vj—Vi）为拉曼增益系数，如图1[8，9]。Aeff是有用芯面积和αi是光纤衰减。分母中的乘数“2”，是为计及信号的随机偏振[10，11，12]。
S（i）当符号函数，表明传输方向，S（i）=1归于前向传输，S（i）=-1—反向泵浦传输。上列方程面向频域中光功率改变，而非在时域中的演化脉冲[13]。各种类型的串扰，包含串扰所引起的泵浦排空[14]均加以考虑。
沿着RFA光纤长度，短波通道耗尽其功率和传递给长波长通道。这便是SRS的根本点，即存在着信号与信号之间的串扰（称为泵浦排空[4]），泵浦-泵浦之间的串扰（称为泵浦互效果[5]），以及泵浦和信号之间的串扰（称为泵浦排空[3]）。方程1反映一切这一切现象。因为泵浦相关的排空，一般期望短波长取得较多的泵浦。因为杂乱的相互效果和错综的拉曼增益曲线，泵浦安顿并非易事。图2示出人工组织泵浦装备举例。在该装备中，64个通道（1512nm~1563.2nm）波长距离取为0.8nm，每波长的初始光功率为-20dBm，所用光纤参数：长度为20km，最大的拉曼增益系数为0.75*10-13W/M，有用纤芯面积为55μm2和损耗0.2dB/km。5个泵浦接连方法作业，每个光功率为250mW。
优化进程和成果
为了给出实践有用的泵浦组织规划途径，提出一种算法在退火次序方面类似于物体中的统计力学进程[6]。关于给定温度的物体中原子设定有一随机位移，其方差-5此温度相关联并发生能量改变。假如能量改变趋势是下降的，则该位移是否可被承受。该位移进行到必定时刻，然后温度T下降。依此进程进行，不能再可位移，此刻能量下降到满足程度。这时，称该物理体系得到退火。
当把这种统计力学应用在优化问题，便称为SA（Stimulated Annealing）算法[6]。该算法用于接连大局优化时具有杰出的收敛性，特别关于本文所要评论的非集聚组合优化更显出其优越性[7]。本文介绍的这种宾法是根本步环 [5]。
根本步：在每一个调整步中，每个泵浦的波长和功率，按高斯概率密度设定。
xi和μi别离称为当前步值和前一步值（i=w,关于波长和i=p,关于功率）。Ti是相应的方差值和可被看作有用温度。其他约束有必要恪守，比如：（1）波长摆放按升序；（2）泵浦功率不得超越其最大值，例如250mW；（3）信号的最小增益不小于20dB，等等。如4个得出的增益涨落，即方针函数，小于前一步所得，则以为该种装备是可承受的。不然，在距离（0，1）生成均匀分布数与P( E）进行比较：
其间， E是增益涨落改变，以及α是系数（本模仿算法中 =0.004）。假如生成数小于P（ E），则新的装备被保存，不然运用本来的装备发生下一个移位。
以下叙说将面向由3个区段，即前向泵浦RFA段（30km ）,自在传输段(250km)和反向泵浦RFA段（30km）组成的光纤链路。其他参量好像曾经提及。从计算机随机查找生成初始设置，本文从高温（Tw=2nm和Tp=2mw）下开端优化进程。在每个温度进行满足多，如50的位移（根本步），然后体系按指数规则被冷却，Ti(n)=0.9nTi。假如在顺次3个温度中得不到所等待的可承受数（如5），则中止该优化进程。
因为经过泵浦互效果，功率从短波长用泵浦转移到长波长，因而，在短波区应有更多的泵浦。该进程是得到本文的算法主动控制的。图4是相应的增益曲线。前向和反向拉曼扩展器增益高达20dB和增益斜度为2.4dB,从图中可注意到在250Km自在传输进程信号通道的增益曲线斜向长波侧（首要因为信号通道间的拉曼串扰。反向拉曼泵浦是主动优化以平衡增益斜度并拉回到3dB以内。
结束语
选用模仿退火，完成在RFA中前向和反向多泵浦组合的一种新的可有用的优化设置计划。作为举例，用10个固态激光泵浦的64通道DWDM体系的RFA设置。在感兴趣的扩展谱宽内增益不平度小于2.6dB。关于实践的信号通道数和增益曲线，该宾法可主动地发生设置。
