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远程无中继光纤水听器系统是水下预警探测的重要组成部分,是延伸预警探测距离、扩大预警探测范围的重要方式。为获得更高信噪比与更远传输距离,远程无中继光纤水听器系统通常会采用在线式光纤拉曼放大(Fiber Raman Amplifier,FRA)对模拟光信号进行放大。但光纤拉曼放大产生的非线性效应会导致光纤水听器远程无中继传输系统性能恶化,并导致光纤水听器系统噪声水平下降。本文从光纤拉曼的基本原理出发,对光纤水听器远程无中继传输系统的拉曼放大增益和噪声特性进行理论和实验研究,为优化拉曼放大参数和改善远程无中继光纤水听器系统的性能提供支撑。具体研究内容和创新点如下:一、利用分布式FRA理论模型分析远距离传输光纤水听器系统性能。使用打靶法对拉曼方程进行数值计算,并仿真FRA放大后传输光纤中的光功率分布,分析了FRA放大传输过程所面临的调制不稳定性、受激布里渊散射、强度噪声转移等问题。二、搭建了光纤水听器远程无中继放大传输系统,开展了同向和反向拉曼放大的增益特性、线宽展宽及噪声特性的实验。相比反向FRA放大,同向FRA放大在远距离无中继光纤水听器系统中能获得更高光信噪比的输出光。但调制不稳定性(Modulation Instability,MI)效应更易发生在同向FRA放大过程中,这导致了同向FRA放大后输出光相位噪声水平比反向FRA放大高2dB左右。当功率太大时,受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)和MI效应时还会导致信号光的线宽展宽。SBS效应使线宽展宽了13.9%,MI效应使线宽展宽了89%,MI效应的影响大于SBS效应的影响。拉曼放大时泵浦源的相对强度噪声(Relative Intensity Noise,RIN)越高,信号光所对应的RIN就越高。同向FRA放大比反向FRA放大对泵源的RIN更为敏感,影响更大。随着信号光RIN的增加,相位噪声波动越来越大,FRA放大时的RIN转移会使信号光RIN提高,进而引起相位噪声指数提高。RIN噪声恶化所带来的噪声转移将会给相位噪声带来接近翻倍的影响,即RIN噪声每增大1dB,相位噪声将会对应地增大约2dB。三、研究了二阶FRA光纤水听器远距离传输系统的放大性能优化,获得了比一阶FRA放大更远的传输上限距离。在达到输出功率上限时,同向二阶FRA的光纤水听器最大传输距离在100km传输距离的基础上比一阶FRA长15km;反向二阶FRA在相同增益情况下,光纤水听器最大传输距离在100km传输距离的基础上比一阶FRA可延长10km。