基于高非线性光纤的增益谱平坦拉曼光纤放大器研究

针对光纤通信中密集波分复用系统各信道的在线平坦光放大这一光通信问题,提出利用级联高非线性光纤来设计增益平坦的拉曼光纤放大器。对高非线性光纤(As S光纤)拉曼增益谱前后沿进行线性拟合处理,利用不同波长泵浦抽运同种光纤,实现前放大后增益补偿,并考虑信号光损耗不同,在输出端得到了一个近似固定的功率输出值,并分析了影响拉曼光纤放大器输出特性的因素。模拟结果表明:平均增益为20.45 dB,增益平坦度为0.15 dB。     

一种增益平坦的光子晶体拉曼光纤放大器

为解决传统拉曼放大器增益系数低和增益不平坦的问题,采用级联光子晶体光纤的设计方法设计了一种增益平坦的拉曼光纤放大器.采用受激拉曼散射效应的稳态分析理论,分析了光子晶体光纤的拉曼增益谱,建立了拉曼放大器的理论模型.通过解耦合方程,推导了实现增益平坦的约束条件,发现光纤长度和泵浦功率是影响拉曼光纤放大器增益平坦度的两个参数.仿真结果表明,在1 508～1 544 nm的带宽范围内,实现了一个增益高达21 dB,增益平坦度仅为0.14 dB的光子晶体拉曼光纤放大器,可在光纤通信系统应用中发挥重要作用.     

Design of broadband hybrid fiber amplifier based on particle swarm optimization algorithm北大核心CSCD

基于铒/镱共掺光纤放大器（erbium-ytterbium doped fiber amplifier, EYDFA）的理论模型和受激拉曼散射效应的分析理论,利用EYDFA和拉曼光纤放大器（Raman fiber amplifier, RFA）的增益谱互补特性,研究并设计了EYDFA与二阶多泵浦RFA相结合的混合放大器结构。为了得到高增益和低平坦度的混合放大器,引入了粒子群算法优化泵浦光波长和功率。仿真结果表明:在不使用增益均衡器的条件下,所设计的混合光纤放大器在输出端得到了近似相等的输出光功率,在90 nm的带宽范围内平均增益为38.78 dB,增益平坦度为1.1 dB,为混合放大器的设计和优化提供了参考。     

二阶拉曼光纤放大器增益特性研究

为实现较大放大带宽,同时提高输出增益并保持较小的增益平坦度,设计了一种二阶拉曼光纤放大器,采用一个二阶泵浦和四个一阶泵浦对100路信号光进行分布式拉曼放大.首先对二阶拉曼耦合波方程进行数值求解,为进一步提高输出性能,利用粒子群优化算法对二阶拉曼光纤放大器的性能参数进行了优化,然后在相同泵浦参数配置下,对一阶拉曼光纤放大器和二阶拉曼光纤放大器进行对比,最后对二阶拉曼放大器输出增益的影响因素进行分析.通过Matlab仿真,在1 510～1 610 nm的增益带宽范围内所设计的二阶拉曼光纤放大器的平均输出增益为23.768 0 dB,最高输出增益为24.124 4 dB,同时增益平坦度为0.911 2 dB.     

增益平坦拉曼放大器优化算法研究

在分析受激拉曼散射耦合方程的基础上，介绍了一种反向设计多波长抽运光纤拉曼放大器的方法，并使用一种改进遗传算法和新型打靶法，讨论了体现特定的高增益和宽带平坦的适应度函数，对抽运波长和功率进行了优化，得到高增益，宽带平坦的增益谱，其开关增益可达15dB，增益带宽达80nm，增益波动小于1dB，这种放大器结构比现有的宽带光纤放大器在增益平坦上有一定的进步。     

拉曼光纤放大器增益谱特性研究

分析了影响拉曼光纤放大器增益谱的几个因素。在四抽运激光器抽运时，模拟了多抽运激光器抽运时的拉曼增益谱特性。实验中，采用增益平坦滤波器和功率分配两种方法实现增益谱平坦，指出了功率分配方法的优势。     

一种增益平坦的光子晶体拉曼光纤放大器（英文）

为解决传统拉曼放大器增益系数低和增益不平坦的问题,采用级联光子晶体光纤的设计方法设计了一种增益平坦的拉曼光纤放大器.采用受激拉曼散射效应的稳态分析理论,分析了光子晶体光纤的拉曼增益谱,建立了拉曼放大器的理论模型.通过解耦合方程,推导了实现增益平坦的约束条件,发现光纤长度和泵浦功率是影响拉曼光纤放大器增益平坦度的两个参数.仿真结果表明,在1 508~1 544nm的带宽范围内,实现了一个增益高达21dB,增益平坦度仅为0.14dB的光子晶体拉曼光纤放大器,可在光纤通信系统应用中发挥重要作用.     

拉曼放大器中放大的自发拉曼散射与拉曼开-关增益关系的研究

研究了拉曼放大器中放大的自发拉曼散射对拉曼开－关增益的影响，并提出了一种利用自发拉曼散射谱来调整拉曼放大器位曼开－关增益平坦的方法，实验采用4个波长为14xx nm的激光二极管作为抽运源，75km的G．652光纤作为传输介质，获得了C波段附近的光放大，同时对此给出了合理的理论解释。     

双向抽运光纤拉曼放大器的优化设计算法

基于双向抽运拉曼放大器的功率耦合方程 ,采用遗传算法和级链的全局收敛的Broyden方法 ,提出一种优化设计不同形式双向抽运宽带光纤拉曼放大器的自动配置算法。该算法的特点是计算速度快、收敛性好、适应面广。通过对单光纤的分布式、具有不同增益要求的分立式以及不同周期的色散管理结构的分布式双向抽运拉曼放大器的设计表明 :在 10THz的增益带宽内 ,放大器的增益平坦度均优于± 0 .6dB ,表明了该算法的可行性。此方法为采用双向抽运技术的拉曼放大器及其相应的全拉曼光纤传输系统的设计提供了一个公共平台     

宽带光纤拉曼放大器的优化设计与分析

基于拉曼放大器的功率耦合方程 ,采用遗传算法和全局收敛的布雷登方法 ,提出一种优化设计不同形式反向抽运宽带光纤拉曼放大器的自动配置算法。该算法的特点是计算速度快 ,收敛性好 ,适应面广。通过对具有不同增益要求的分立式、单光纤分布式以及不同结构的色散管理式宽带拉曼放大器设计表明 :在 10THz的增益带宽内 ,放大器的增益平坦度均优于± 0 .6dB ,表明了该算法的可行性。通过对由标准单模光纤和色散补偿光纤构成的组合放大单元与色散管理光纤级链组成的放大单元的比较 ,表明色散管理式拉曼放大器具有潜在的应用价值。     

光纤喇曼增益系数的简捷测量

基于小信号开关增益原理,采用抽运光-探测波法,利用SLD(超辐射激光二极管)作为宽带小信号探测光源,快速测量出了标准单模光纤(G.652)的频移为0.5～20 THz内的喇曼增益系数,测量结果和文献中已有的值基本吻合,所测得的光纤喇曼增益系数可用于光纤喇曼放大器的理论和实验研究,该方法同样可以对其他类型光纤的喇曼增益系数进行测量.     

Gain and gain-flatness improved photonic crystal fiber Raman amplifier based on a dual-pass amplification configuration with single pump laser

A gain and gain-flatness improved L-band dual-pass Raman fiber amplifier (RFA) utilizing a photonic crystal fiber (PCF) as gain medium is demonstrated. By introducing complementary gain spectra of typical forward and backward pumping single-pass RFA using the same PCF, we finally achieve average net gain level of 22.5 dB with a ±0.8 dB flattening gain in 20-nm bandwidth from 1595 nm to 1615 nm, which is rare in RFAs with only one single pump and no flattening filter. Compared with the single-pass pump configurations, gain level, flatness and bandwidth are greatly improved by using the dual-pass amplification configuration. The limitation of this configuration caused by multi-path interference (MPI) noise and stimulated Brillouin scattering (SBS) is also discussed.     

单频光纤拉曼放大器的实验研究

本文进行了1031 nm抽运光对1080 nm单频信号光的拉曼放大实验,详细研究了单频信号光种子功率、拉曼增益光纤长度、抽运方式等因素对 单频光纤拉曼放大器(SF-FRA)输出特性的影响.结果表明,在未受受激布里渊散射(SBS)因素限制时,相同抽运功率条件下,单频信号光种子功率越高,SF-FRA的效率越高;拉曼增益光纤越长,SF-FRA的效率越高;前向抽运时,SF-FRA的效率较高.实验中发现SF-FRA的拉曼放大过程对单频信号光的线宽有较小的展宽.此外,单频信号光远场干涉短曝光图像的对比度为0.814,单频信号光与SF-FRA放大光远场干涉短曝光图像可见度为0.719,表明SF-FRA对单频信号光的相干性有一定影响.实验结论可为其他特殊波长SF-FRA的设计提供一定的参考.     

Parameters optimization of high efficiency discrete Raman fiber amplifier by using the coupled steady-state equations

By using the coupled steady-state equations, we have numerically studied the characteristics optimization of Raman fiber amplifier (RFA) in a signal/pump double-passes-the-gain-medium scheme. The simulation results are in very good agreement with those of experimental data. Given a constant pumping power, the length of dispersion compensation fiber (DCF) in a RFA could be determined. The optimum design shows that the best length of the DCF is at around 3.8 ± 0.2 km in our study. This could provide both the highest signal output power and the lowest noise figure among all conditions we choose.     

高阶色散对高双折射光纤增益谱的影响

根据参量放大和拉曼效应共同作用下的耦合波方程,在考虑高阶色散情况下,当输入泵浦波偏振方向同双折射轴成45时,通过引入拉曼增益的洛伦兹模型,研究了高双折射光纤中,参量放大和拉曼效应共同作用下的增益谱随相关参量的变化关系。结果表明:高双折射光纤中,在不同色散区,不同的输入参量（输入功率、群速度失配等）条件下,参量放大和拉曼效应共同作用下的增益谱受到高阶色散的影响,增益谱的结构、强度和谱宽产生了变化, 高阶色散对增益谱的影响不可忽略;可以利用增益谱在大群速度失配区域远离中心频率偏移的性质,提取T频率脉冲。     

Raman fiber distributed feedback lasers

We demonstrate fiber distributed feedback (DFB) lasers using Raman gain in two germanosilicate fibers. Our DFB cavities were 124 mm uniform fiber Bragg gratings with a π phase shift offset from the grating center. Our pump was at 1480 nm and the DFB lasers operated on a single longitudinal mode near 1584 nm. In a commercial Raman gain fiber, the maximum output power, linewidth, and threshold were 150 mW, 7.5 MHz, and 39 W, respectively. In a commercial highly nonlinear fiber, these figures improved to 350 mW, 4 MHz, and 4.3 W, respectively. In both lasers, more than 75% of pump power was transmitted, allowing for the possibility of substantial amplification in subsequent Raman gain fiber.     

Analysis and simulation of single-frequency Raman fiber amplifiers

High power operation of single-frequency Raman fiber amplifiers is usually limited by the onset of stimulated Brillouin scattering. A theoretical investigation on single-frequency Raman fiber amplifier limited by stimulated Brillouin scattering is presented in this paper, based on the intensity equations combining stimulated Brillouin scattering and stimulated Raman scattering. A combination of methods is proposed to increase the output power of single-frequency Raman fiber amplifier. These methods include applying a suitable pump scheme according to the fiber length and seed signal power, using short gain fibers, utilizing a multiple-stage scheme and providing suppression of stimulated Brillouin scattering.     

Inhomogeneous loss mechanism in multiwavelength fiber Raman ring lasers

As one of the mechanisms for stable multiwavelength oscillation in a fiber Raman ring laser, an inhomogeneous loss induced by intraline four-wave mixing in a fiber Raman laser is physically explained and experimentally validated by comparison of laser peak gain and power gain as well as the gain spectra at several pump levels.