CN115361066A - 一种s波段信号的增益均衡方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种S波段信号的增益均衡方法及系统。该方法包括：获取传输链路参数；根据所述传输链路参数，通过灰狼优化算法确定混合光纤放大器HOA的HOA参数；所述混合光纤放大器HOA为掺铥光纤放大器TDFA和拉曼光纤放大器RFA组成的TDFA‑RFA混合光纤放大器；将所述HOA参数输出至所述混合光纤放大器HOA，得到优化后的混合光纤放大器；获取输入信号光；所述输入信号光为S波段1460nm到1520nm之间间隔2nm的波分复用WDM信号；将所述输入信号光输入至所述优化后的混合光纤放大器，输出S波段的放大信号。本发明能够实现S波段放大器高增益平坦的效果。

Description

一种S波段信号的增益均衡方法及系统

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，特别是涉及一种S波段信号的增益均衡方法及系统。

背景技术

目前，互联网技术的发展趋势越来越蓬勃，为了满足日益增长的互联网需求，光纤通信技术需要大幅度的容量扩展，应对每年高达40％的增长需求，这就需要在降低光传输系统每比特成本的同时，提高每根光纤的传输容量。扩大标准单模光纤(standard single-mode fiber，SSMF)容量的方法主要包括高阶调制格式的数字相干技术、扩大波分复用带宽和提高频谱效率。

为了进一步提升光纤传输系统的容量，扩展多波段光纤传输具有一定意义。现有开发较为成熟的多波段光线传播信道是C+L波段(1528-1610nm)波分复用系统，可以通过一根单模光纤传输约50Tbps，容量可以增加至单一信道传输的两倍以上。最近S波段(1460-1530nm)以其接近C波段(1480-1510nm)和L波段(1510-1530nm)，和低损耗的特性，使得可以在一根光纤将S波段信号与传统的C波段、L波段相结合，实现宽带波分复用(WavelengthDivision Multiplexing，WDM)传输。

现有放大器具有一定局限性，比如由于传统掺铒光纤放大器(ErbiumDopedFiberAmplifier，EDFA)的带宽限制，不能对S波段信号提供有效的增益放大，可以通过设计光学结构很复杂的EDFA，在S波段获得一定的放大性能，但其增益、噪声指数都不够理想，不能达到像C波段和L波段光放大器一样的性能。铥离子的能级结构中存在满足S波段光放大的跃迁，可以直接实现对S波段光信号的有效放大，满足通信需求，是S波段最具潜力的光纤放大器，对于光纤通信系统的通信窗口向S波段扩展有十分重要的意义和价值，掺铥光纤放大器(Thulium DopedFiberAmplifier，简称TDFA)成为光纤通信器件最新的研究热点。

传统TDFA可以覆盖S波段的短波段(1460-1480nm)，这就会导致S波段的TDFA增益曲线不平坦，且增益较低，具有一定的局限性，传统TDFA需要较高泵浦功率才能使增益平坦化。ZBLAN-TDFA混合光纤放大器弥补了传统TDFA需要较高泵浦功率的缺点，而且泵浦效率比传统TDFA高；然而，ZBLAN-TDFA在放大S波段短波长段性能较好，但对于长波长段的放大效果并不理想。以S波段波分复用系统光网络为例，由于传统S波段波分复用系统放大方案采用固定放大方式，不能实现S波段波分复用系统平坦增益，从而导致S波段波分复用系统增益较低且不平坦，从而影响S波段系统的整体部署。

发明内容

本发明的目的是提供一种S波段信号的增益均衡方法，以解决S波段波分复用系统增益低不平坦的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种S波段信号的增益均衡方法，包括：

获取传输链路参数；所述传输链路参数包括总铥离子浓度、掺铥光纤放大器在泵浦光频率处的吸收截面、发射截面、GSA截面、拉曼增益系数、拉曼光纤长度、有效截面积、激发态的铥离子Tm³⁺与总铥离子数密度之比以及铥离子Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数；

根据所述传输链路参数，通过灰狼优化算法确定混合光纤放大器HOA的HOA参数；所述混合光纤放大器HOA为掺铥光纤放大器TDFA和拉曼光纤放大器RFA组成的TDFA-RFA混合光纤放大器；所述HOA参数包括优化后的TDFA泵浦功率、优化后的TDFA掺杂光纤长度、优化后的RFA泵浦功率以及优化后的RFA掺杂光纤长度；

将所述HOA参数输出至所述混合光纤放大器HOA，得到优化后的混合光纤放大器；

获取输入信号光；所述输入信号光为S波段1460nm到1520nm之间间隔2nm的波分复用WDM信号；

将所述输入信号光输入至所述优化后的混合光纤放大器，输出S波段的放大信号。

可选的，所述根据所述传输链路参数，通过灰狼优化算法确定混合光纤放大器HOA的HOA参数，具体包括：

初始化优化变量；所述优化变量包括TDFA泵浦功率、TDFA掺杂光纤长度、RFA泵浦功率以及RFA掺杂光纤长度；

定义所述优化变量的搜索空间；

根据所述传输链路参数确定所述混合光纤放大器的增益方程，并将所述增益方程作为评估适度函数；

根据所述搜索范围，确定满足所述评估适度函数最大化时的前三组最优变量值；所述最优变量值为所述优化变量组成的向量；

根据所述前三组最优变量值迭代更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；所述评估适度函数的最大值为最大增益；所述最大值时所述向量对应的优化变量为所述混合光纤放大器HOA的HOA参数。

可选的，所述评估适度函数为：

其中，G为增益，k为激发态的Tm³⁺与总铥离子数密度之比，γ为Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数，σ_Te为发射截面，σ_Ta为TDFA在泵浦光频率处的吸收截面，σ_TGSA为GSA截面，η_T为铥离子的约束因子，N_T为总铥离子浓度，L_T为TDFA掺杂光纤长度，g_R为拉曼增益系数，P_R为优化后的RFA泵浦功率，A_eff为有效截面积，L_eff为拉曼光纤长度。

可选的，所述根据所述前三组最优变量值迭代更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量，具体包括：

利用公式

以及

更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；

其中，

为当前候选位置与最优三个位置之间的距离；

为目前得到的最佳解；

是目标值的位置向量，p∈{α,β,δ}，α,β,δ分别表示当前迭代获得的前三组最优变量值；t表示当前迭代次数；

和

为系数向量；

为变量在优化中临时的位置向量，i∈{1，2，3}。

一种S波段信号的增益均衡系统，包括：

传输链路参数获取模块，用于获取传输链路参数；所述传输链路参数包括总铥离子浓度、掺铥光纤放大器在泵浦光频率处的吸收截面、发射截面、铥离子的约束因子、拉曼增益系数、拉曼光纤长度、有效截面积、激发态的铥离子Tm³⁺与总铥离子数密度之比以及Tm^{3 +}的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数；

HOA参数确定模块，用于根据所述传输链路参数，通过灰狼优化算法确定混合光纤放大器HOA的HOA参数；所述混合光纤放大器HOA为掺铥光纤放大器TDFA和拉曼光纤放大器RFA组成的TDFA-RFA混合光纤放大器；所述HOA参数包括优化后的TDFA泵浦功率、优化后的TDFA掺杂光纤长度、优化后的RFA泵浦功率以及优化后的RFA掺杂光纤长度；

优化模块，用于将所述HOA参数输出至所述混合光纤放大器HOA，得到优化后的混合光纤放大器；

输入信号光获取模块，用于获取输入信号光；所述输入信号光为S波段1460nm到1520nm之间间隔2nm的波分复用WDM信号；

S波段的放大信号输出模块，用于将所述输入信号光输入至所述优化后的混合光纤放大器，输出S波段的放大信号。

可选的，所述HOA参数确定模块，具体包括：

初始化单元，用于初始化优化变量；所述优化变量包括TDFA泵浦功率、TDFA掺杂光纤长度、RFA泵浦功率以及RFA掺杂光纤长度；

定义单元，用于定义所述优化变量的搜索空间；

评估适度函数确定单元，用于根据所述传输链路参数确定所述混合光纤放大器的增益方程，并将所述增益方程作为评估适度函数；

最优变量值确定单元，用于根据所述搜索范围，确定满足所述评估适度函数最大化时的前三组最优变量值；所述最优变量值为所述优化变量组成的向量；

HOA参数确定单元，用于根据所述前三组最优变量值迭代更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；所述评估适度函数的最大值为最大增益；所述最大值时所述向量对应的优化变量为所述混合光纤放大器HOA的HOA参数。

可选的，所述评估适度函数为：

其中，G为增益，k为激发态的Tm³⁺与总铥离子数密度之比，γ为Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数，σ_Te为发射截面，σ_Ta为TDFA在泵浦光频率处的吸收截面，σ_TGSA为GSA截面，η_T为铥离子的约束因子，N_T为总铥离子浓度，L_T为TDFA掺杂光纤长度，g_R为拉曼增益系数，P_R为优化后的RFA泵浦功率，A_eff为有效截面积，L_eff为拉曼光纤长度。

可选的，所述HOA参数确定单元，具体包括：

HOA参数确定子单元，用于利用公式

以及

更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；

其中，

为当前候选位置与最优三个位置之间的距离；

为目前得到的最佳解；

是目标值的位置向量，p∈{α,β,δ}，α,β,δ分别表示当前迭代获得的前三组最优变量值；t表示当前迭代次数；

和

为系数向量；

为变量在优化中临时的位置向量，i∈{1，2，3}。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：通过控制拉曼光纤放大器(RamanFiberAmplifier，RFA)的泵浦波长使混合放大器的增益平坦化，为了使增益变平坦，本发明采用TDFA-RFA的混合光纤放大器(Hybrid OpticalAmplifier，HOA)，通过灰狼优化算法确定混合光纤放大器HOA的HOA参数，将所述HOA参数输出至所述混合光纤放大器HOA，得到优化后的混合光纤放大器，获取所需放大的信号光，并将信号光输入至优化后的混合光纤放大器就能够输出高增益且平坦的放大信号，以实现S波段放大器高增益平坦的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的S波段信号的增益均衡方法流程图；

图2为本发明所提供的灰狼优化算法流程图；

图3为本发明所提供的S波段信号的增益均衡系统结构图；

图4为本发明所提供的利用灰狼算法优化TDFA-RFA混合放大器的流程图；其中，图4(a)为混合放大器结构图，图4(b)为输入信号功率与信号波长的关系图，图4(c)为RFA、TDFA、HOA的增益与信号波长的关系图，图4(d)为最输出信号功率与信号波长的关系图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种S波段信号的增益均衡方法及系统，能够实现S波段放大器高增益平坦的效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所提供的S波段信号的增益均衡方法流程图，如图1所示，一种S波段信号的增益均衡方法，其特征在于，包括：

步骤101：获取传输链路参数；所述传输链路参数包括总铥离子浓度、掺铥光纤放大器在泵浦光频率处的吸收截面、发射截面、GSA截面、拉曼增益系数、拉曼光纤长度、有效截面积、激发态的Tm³⁺与总铥离子数密度之比以及铥离子Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数。

步骤102：根据所述传输链路参数，通过灰狼优化算法确定混合光纤放大器HOA的HOA参数；所述混合光纤放大器HOA为掺铥光纤放大器TDFA和拉曼光纤放大器RFA组成的TDFA-RFA混合光纤放大器；所述HOA参数包括优化后的TDFA泵浦功率、优化后的TDFA掺杂光纤长度、优化后的RFA泵浦功率以及优化后的RFA掺杂光纤长度。

所述步骤102具体包括：初始化优化变量；所述优化变量包括TDFA泵浦功率、TDFA掺杂光纤长度、RFA泵浦功率以及RFA掺杂光纤长度；定义所述优化变量的搜索空间；根据所述传输链路参数确定所述混合光纤放大器的增益方程，并将所述增益方程作为评估适度函数；根据所述搜索范围，确定满足所述评估适度函数最大化时的前三组最优变量值；所述最优变量值为所述优化变量组成的向量；根据所述前三组最优变量值迭代更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；所述评估适度函数的最大值为最大增益；所述最大值时所述向量对应的优化变量为所述混合光纤放大器HOA的HOA参数。

所述评估适度函数为：

其中，G为增益，k为激发态的Tm³⁺与总铥离子数密度之比，γ为Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数，σ_Te为发射截面，σ_Ta为TDFA在泵浦光频率处的吸收截面，σ_TGSA为GSA截面，η_T为铥离子的约束因子，N_T为总铥离子浓度，L_T为TDFA掺杂光纤长度，g_R为拉曼增益系数，P_R为优化后的RFA泵浦功率，A_eff为有效截面积，L_eff为拉曼光纤长度。

所述根据所述前三组最优变量值迭代更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量，具体包括：

利用公式

以及

更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；

其中，

为当前候选位置与最优三个位置之间的距离；

为目前得到的最佳解；

是目标值的位置向量，p∈{α,β,δ}，α,β,δ分别表示当前迭代获得的前三组最优变量值；t表示当前迭代次数；

和

为系数向量；

为变量在优化中临时的位置向量，i∈{1，2，3}。

步骤103：将所述HOA参数输出至所述混合光纤放大器HOA，得到优化后的混合光纤放大器。

步骤104：获取输入信号光；所述输入信号光为S波段1460nm到1520nm之间间隔2nm的波分复用WDM信号。

步骤105：将所述输入信号光输入至所述优化后的混合光纤放大器，输出S波段的放大信号。

基于本发明所提供的S波段信号的增益均衡方法，本发明作了进一步限定：

步骤201：获取传输链路参数：总铥离子浓度N_T、TDFA在泵浦光频率处的吸收截面σ_Ta、发射截面σ_TA、GSA截面σ_TGSA、拉曼增益系数g_R、拉曼光纤长度L_eff、有效截面积A_eff、激发态的铥离子Tm³⁺与总铥离子数密度之比k、铥离子Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数γ，以上系数均在步骤202中用于增益的评估适度函数；

步骤202：通过灰狼优化算法(GWO)得到HOA参数：优化后的TDFA泵浦功率P_T、优化后的TDFA掺杂光纤长度L_T、优化后的RFA泵浦功率P_R、优化后的RFA掺杂光纤长度L_R，优化后的参数将在步骤203中赋值给混合放大器；具体的：

S1：初始化四个优化变量，所述优化变量为TDFA泵浦功率、TDFA掺杂光纤长度、RFA泵浦功率、RFA掺杂光纤长度，四个优化变量组成向量X，将在后续步骤中进行优化。

S2：对四个优化变量的搜索空间进行定义，TDFA掺杂光纤长度(m)：[5，30]；TDFA泵浦功率(mW)：[10，500]；RFA掺杂光纤长度(km)：[8，15]；RFA泵浦功率(mW)：[800，1600]。

S3：使用混合放大器的增益方程作为适度函数：

其中的参数由步骤201获取。

S4：将满足适度函数最大化时的第一、第二、第三组最优变量值(在此模型中为优化后的TDFA泵浦功率P_T、优化后的TDFA掺杂光纤长度L_T、优化后的RFA泵浦功率P_R、优化后的掺杂光纤长度L_R组成的向量X)分别指定为X_α、X_β、X_δ。

S5：进行下一次循环，使用下面的公式更新变量的解，

t表示当前迭代次数，

和

为系数向量，

是目标值的位置向量，p∈{α，β，γ}，分别表示当前迭代获得的前三个最佳解，

是变量在优化中临时的位置向量，i∈{1，2，3}，

为目前得到的最佳解。公式(2)表示在两次迭代之间进行优化；公式(3)表示此次迭代中前三优的解；公式(4)计算此次迭代时得到的最佳变量值。向量

和

由下式计算：

在迭代过程中由2线性减小到0，

是[0，1]上的随机向量，

时，候选解趋向于偏离目标，

时，候选解趋向于收敛，

表示变量解更新后的位置。

S6：重复步骤S3到S5，直到迭代次数满足要求，此时的G即为最大增益，其对应的变量值

即为优化后的参数值。

S7：输出适度函数的最大值，及满足适度函数最大值情况下的变量值，包括TDFA泵浦功率P_T、掺杂光纤长度L_T、RFA泵浦功率P_R、掺杂光纤长度L_R。优化后的混合放大器参数可以得到平坦的高增益。

图2为本发明所提供的灰狼优化算法流程图，如图2所示，为步骤202的具体说明，包括以下步骤：

S1：初始化四个优化变量：TDFA泵浦功率、掺杂光纤长度、RFA泵浦功率、掺杂光纤长度。

S2：在变量的区间内搜索约束种群。

S3：评估适度函数为公式(1)。

S4：得到前三优的解决方案并存储。

S5：判断迭代次数是否小于阈值，如果是则跳回S2；如果不是则跳出循环，进行下一步骤。

S6：输出变量的最优值及其适度函数值，用于对比优化算法的性能。

步骤203：将在步骤202中获取TDFA泵浦功率P_T、掺杂光纤长度L_T、RFA泵浦功率P_R、掺杂光纤长度L_R的输出到步骤205中的HOA；

步骤204：获取输入信号，信号光为S波段1460nm到1520nm之间间隔2nm的WDM信号,输入功率为-32dBm/ch；

步骤205：将步骤204获取的输入信号通过混合放大器；

步骤206：输出经过步骤205中的混合放大器放大的信号，增益均>25dB。

图3为本发明所提供的S波段信号的增益均衡系统结构图，如图3所示，一种S波段信号的增益均衡系统，包括：

传输链路参数获取模块301，用于获取传输链路参数；所述传输链路参数包括总铥离子浓度、掺铥光纤放大器在泵浦光频率处的吸收截面、发射截面、GSA截面、拉曼增益系数、拉曼光纤长度、有效截面积、激发态的铥离子Tm³⁺与总铥离子数密度之比以及Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数。

HOA参数确定模块302，用于根据所述传输链路参数，通过灰狼优化算法确定混合光纤放大器HOA的HOA参数；所述混合光纤放大器HOA为掺铥光纤放大器TDFA和拉曼光纤放大器RFA组成的TDFA-RFA混合光纤放大器；所述HOA参数包括优化后的TDFA泵浦功率、优化后的TDFA掺杂光纤长度、优化后的RFA泵浦功率以及优化后的RFA掺杂光纤长度。

所述HOA参数确定模块302，具体包括：初始化单元，用于初始化优化变量；所述优化变量包括TDFA泵浦功率、TDFA掺杂光纤长度、RFA泵浦功率以及RFA掺杂光纤长度；定义单元，用于定义所述优化变量的搜索空间；评估适度函数确定单元，用于根据所述传输链路参数确定所述混合光纤放大器的增益方程，并将所述增益方程作为评估适度函数；最优变量值确定单元，用于根据所述搜索范围，确定满足所述评估适度函数最大化时的前三组最优变量值；所述最优变量值为所述优化变量组成的向量；HOA参数确定单元，用于根据所述前三组最优变量值迭代更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；所述评估适度函数的最大值为最大增益；所述最大值时所述向量对应的优化变量为所述混合光纤放大器HOA的HOA参数。

所述评估适度函数为：

其中，G为增益，k为激发态的Tm³⁺与总铥离子数密度之比，γ为Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数，σ_Te为发射截面，σ_Ta为TDFA在泵浦光频率处的吸收截面，σ_TGSA为GSA截面，η_T为铥离子的约束因子(纤芯中的信号功率/总信号功率)，N_T为总铥离子浓度，L_T为TDFA掺杂光纤长度，g_R为拉曼增益系数，P_R为优化后的RFA泵浦功率，A_eff为有效截面积，L_eff为拉曼光纤长度。

所述HOA参数确定单元，具体包括：

HOA参数确定子单元，用于利用公式

以及

更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；其中，

为当前候选位置与最优三个位置之间的距离；

为目前得到的最佳解；

是目标值的位置向量，p∈{α,β,δ}，α,β,δ分别表示当前迭代获得的前三组最优变量值；t表示当前迭代次数；

和

为系数向量；

为变量在优化中临时的位置向量，i∈{1，2，3}。

优化模块303，用于将所述HOA参数输出至所述混合光纤放大器HOA，得到优化后的混合光纤放大器。

输入信号光获取模块304，用于获取输入信号光；所述输入信号光为S波段1460nm到1520nm之间间隔2nm的波分复用WDM信号。

S波段的放大信号输出模块305，用于将所述输入信号光输入至所述优化后的混合光纤放大器，输出S波段的放大信号。

图4为本发明所提供的利用灰狼算法优化TDFA-RFA混合放大器的流程图，其中，图4(a)为混合放大器结构图，图4(b)为拉曼放大器的增益及噪声指数随波长变化趋势图，图4(c)为掺铥光纤放大器的增益及噪声指数随波长变化趋势图，图4(d)为最佳参数下混合光纤放大器的增益及噪声指数随波长变化趋势图。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种S波段信号的增益均衡方法，其特征在于，包括：

获取传输链路参数；所述传输链路参数包括总铥离子浓度、掺铥光纤放大器在泵浦光频率处的吸收截面、发射截面、GSA截面、拉曼增益系数、拉曼光纤长度、有效截面积、激发态的Tm³⁺与总铥离子数密度之比以及Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数；

根据所述传输链路参数，通过灰狼优化算法确定混合光纤放大器HOA的HOA参数；所述混合光纤放大器HOA为掺铥光纤放大器TDFA和拉曼光纤放大器RFA组成的TDFA-RFA混合光纤放大器；所述HOA参数包括优化后的TDFA泵浦功率、优化后的TDFA掺杂光纤长度、优化后的RFA泵浦功率以及优化后的RFA掺杂光纤长度；

将所述HOA参数输出至所述混合光纤放大器HOA，得到优化后的混合光纤放大器；

获取输入信号光；所述输入信号光为S波段1460nm到1520nm之间间隔2nm的波分复用WDM信号；

将所述输入信号光输入至所述优化后的混合光纤放大器，输出S波段的放大信号。

2.根据权利要求1所述的S波段信号的增益均衡方法，其特征在于，所述根据所述传输链路参数，通过灰狼优化算法确定混合光纤放大器HOA的HOA参数，具体包括：

初始化优化变量；所述优化变量包括TDFA泵浦功率、TDFA掺杂光纤长度、RFA泵浦功率以及RFA掺杂光纤长度；

定义所述优化变量的搜索空间；

根据所述传输链路参数确定所述混合光纤放大器的增益方程，并将所述增益方程作为评估适度函数；

根据所述搜索范围，确定满足所述评估适度函数最大化时的前三组最优变量值；所述最优变量值为所述优化变量组成的向量；

根据所述前三组最优变量值迭代更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；所述评估适度函数的最大值为最大增益；所述最大值时所述向量对应的优化变量为所述混合光纤放大器HOA的HOA参数。

3.根据权利要求2所述的S波段信号的增益均衡方法，其特征在于，所述评估适度函数为：

其中，G为增益，k为激发态的Tm³⁺与总铥离子数密度之比，γ为Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数，σ_Te为发射截面，σ_Ta为TDFA在泵浦光频率处的吸收截面，σ_TGSA为GSA截面，η_T为铥离子的约束因子，N_T为总铥离子浓度，L_T为TDFA掺杂光纤长度，g_R为拉曼增益系数，P_R为优化后的RFA泵浦功率，A_eff为有效截面积，L_eff为拉曼光纤长度。

4.根据权利要求2所述的S波段信号的增益均衡方法，其特征在于，所述根据所述前三组最优变量值迭代更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量，具体包括：

利用公式

以及

更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；

其中，

为当前候选位置与最优三个位置之间的距离；

为目前得到的最佳解；

是目标值的位置向量，p∈{α,β,δ}，α,β,δ分别表示当前迭代获得的前三组最优变量值；t表示当前迭代次数；

和

为系数向量；

为变量在优化中临时的位置向量，i∈{1，2，3}。

5.一种S波段信号的增益均衡系统，其特征在于，包括：

传输链路参数获取模块，用于获取传输链路参数；所述传输链路参数包括总铥离子浓度、掺铥光纤放大器在泵浦光频率处的吸收截面、发射截面、GSA截面、拉曼增益系数、拉曼光纤长度、有效截面积、激发态的Tm³⁺与总铥离子数密度之比以及Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数；

HOA参数确定模块，用于根据所述传输链路参数，通过灰狼优化算法确定混合光纤放大器HOA的HOA参数；所述混合光纤放大器HOA为掺铥光纤放大器TDFA和拉曼光纤放大器RFA组成的TDFA-RFA混合光纤放大器；所述HOA参数包括优化后的TDFA泵浦功率、优化后的TDFA掺杂光纤长度、优化后的RFA泵浦功率以及优化后的RFA掺杂光纤长度；

优化模块，用于将所述HOA参数输出至所述混合光纤放大器HOA，得到优化后的混合光纤放大器；

输入信号光获取模块，用于获取输入信号光；所述输入信号光为S波段1460nm到1520nm之间间隔2nm的波分复用WDM信号；

S波段的放大信号输出模块，用于将所述输入信号光输入至所述优化后的混合光纤放大器，输出S波段的放大信号。

6.根据权利要求5所述的S波段信号的增益均衡系统，其特征在于，所述HOA参数确定模块，具体包括：

初始化单元，用于初始化优化变量；所述优化变量包括TDFA泵浦功率、TDFA掺杂光纤长度、RFA泵浦功率以及RFA掺杂光纤长度；

定义单元，用于定义所述优化变量的搜索空间；

评估适度函数确定单元，用于根据所述传输链路参数确定所述混合光纤放大器的增益方程，并将所述增益方程作为评估适度函数；

最优变量值确定单元，用于根据所述搜索范围，确定满足所述评估适度函数最大化时的前三组最优变量值；所述最优变量值为所述优化变量组成的向量；

HOA参数确定单元，用于根据所述前三组最优变量值迭代更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；所述评估适度函数的最大值为最大增益；所述最大值时所述向量对应的优化变量为所述混合光纤放大器HOA的HOA参数。

7.根据权利要求6所述的S波段信号的增益均衡系统，其特征在于，所述评估适度函数为：

其中，G为增益，k为激发态的Tm³⁺与总铥离子数密度之比，γ为Tm³⁺的第三激发态³H₄和第一激发态³F₄之间的粒子数反转系数，σ_Te为发射截面，σ_Ta为TDFA在泵浦光频率处的吸收截面，σ_TGSA为GSA截面，η_T为铥离子的约束因子，N_T为总铥离子浓度，L_T为TDFA掺杂光纤长度，g_R为拉曼增益系数，P_R为优化后的RFA泵浦功率，A_eff为有效截面积，L_eff为拉曼光纤长度。

8.根据权利要求6所述的S波段信号的增益均衡系统，其特征在于，所述HOA参数确定单元，具体包括：

HOA参数确定子单元，用于利用公式

以及

更新所述向量的解，直至迭代次数满足迭代次数阈值，输出所述评估适度函数的最大值以及最大值时向量对应的优化变量；

其中，

为当前候选位置与最优三个位置之间的距离；

为目前得到的最佳解；

是目标值的位置向量，p∈{α,β,δ}，α,β,δ分别表示当前迭代获得的前三组最优变量值；t表示当前迭代次数；

和

为系数向量；

为变量在优化中临时的位置向量，i∈{1，2，3}。

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