两段级联掺铒光纤放大器的优化研究

基于Giles模型,研究了980 nm和1480 nm泵浦的两段级联掺铒光纤放大器(EDFA)的设计,得出了掺铒光纤(EDF)的最佳长度和光隔离器的最佳位置随泵浦功率和信号功率的变化关系.比较980 nm和1480 nm泵浦的两段级联EDFA,可以发现,前者的最佳EDF长度短,而光隔离器最佳位置距EDFA输入端远.     

抽运方案对L波段双通掺铒光纤放大器增益特性的影响

对正向和反向抽运的L波段双通掺铒光纤放大器(EDFA)的增益改善机制进行了实验研究,比较了两种抽运方案在不同掺铒光纤(EDF)长度下的增益改善效果。结果表明,两种抽运方案的增益改善机制不同,正向抽运方案时EDF中粒子数反转度沿纵向的分布有利于信号光功率在输入输出端附近的放大,进而对抽运输入端附近的放大的自发辐射(ASE)有抑制作用;反向抽运方案则利用抽运输入端附近产生的后向C波段ASE作为辅助抽运源。反向抽运时,因反射端ASE功率过大导致了ASE引起的增益自饱和效应,使得当EDF长度较短时,其增益改善效果比正向抽运方案稍差;正向抽运方案则在EDF长度较长时出现抽运不足问题,并使得输入信号光功率较低时的增益特性变差。     

基于长周期光纤光栅滤波器的掺铒光纤放大器理论和实验研究

从理论和实验上研究了带有高频二氧化碳激光写入的低成本长周期光纤光栅（LPFG）掺铒光纤放大器（EDFA）.结果表明,单波长和多波长EDFA的性能都可以通过在掺铒光纤（EDF）中插入长周期光纤光栅用作自发辐射噪声（ASE）滤波器或增益平坦器来提高性能.优化设计了带LPFG噪声滤波器的线放EDFA,与没有LPFG噪声滤波器相比,线放的噪声和小信号增益分别被减小和提高了约0.5 dB和7 dB。通过在多波长EDFA的EDF中插入一个LPFG增益平坦滤波器的方法,获得了1.5 dB的增益平坦度,与没有LPFG平坦器相比,EDFA的噪声被减小了0.1 dB,增益被提高了1 dB.     

掺铒光纤放大器的理论模拟与全局分析

基于Giles模型并考虑了ASE噪音,对各种泵浦方式下的掺铒光纤放大器(EDFA)进行了数值模拟.提出了一种新的分析方法(增益噪音指数全局分析法),直观有效地分析了EDFA的增益和噪音指数与掺铒光纤长度和泵浦功率的依赖关系,并对各种EDFA的性能作了全面的比较.     

L-band EDFA 性能与增益光纤长度关系的分析

分析和模拟L_band EDFA的增益特性对其优化设计和实验有着重要的意义。基于Giles模型,数值模拟了L_band EDFA中的信号光、泵浦光和放大自发辐射(ASE)在一定泵浦功率下与铒光纤长度的关系;分析了L_band EDFA本征增益平坦的产生机理;数值模拟了小信号增益平坦特性。结果表明,在一定的泵浦功率下,如果在所选择的L_bandEDFA中铒光纤长度合适,则不需要任何平坦化处理就可以得到比较平坦的增益谱线。     

线性啁啾长周期光纤光栅用作EDFA增益平坦滤波器的理论研究

提出用具有特定折射率调制包络的线性啁啾长周期光纤光栅作为掺铒光纤放大器(EDFA)的增益平坦滤波器.采用龙格库塔迭代法数值求解该类型光栅耦合模方程,就特定的掺铒光纤放大器增益谱,用Nelder-Mead优化算法对光栅结构参量(光栅长度、周期、线性啁啾系数、折射率调制包络的形状等)进行优化,设计出能在C波段35 nm带宽范围内对掺铒光纤放大器进行平坦化(增益起伏在±0.5 dB之内)的平坦滤波器.     

小信号脉冲抽运时掺铒光纤自发辐射的研究

自发辐射(ASE)是掺铒光纤放大器(EDFA)的重要噪声源,对于由EDFA构成的光纤激光器有重要影响。理论与实践证明,它与抽运方式紧密相关,所以研究脉冲抽运时掺铒光纤(EDF)的自发辐射有重要的学术价值。同时,脉冲抽运对于EDFA锁模激光器的研究也有一定意义。从理论和实验两方面研究了小信号脉冲抽运时,抽运脉冲宽度和幅度对于EDF的自发辐射特性的影响,得到了小信号抽运时输出ASE噪声平均值的近似解析解。研究发现,小信号脉冲抽运时输出信号的幅度与抽运脉冲的宽度成正比。这个新现象可用于脉冲宽度的全光检测。     

长波段掺铒光纤放大器用掺铒光纤的设计考虑

本文分析了长波段掺铒光纤放大器(EDFA)的增益系数与Er³⁺离子浓度的关系.研制了铝共掺杂的高浓度掺铒光纤,以缩短长波段掺铒光纤的长度.用两级泵浦实现了L-波段EDFA.光纤放大器的掺铒光纤总长18m,在1570nm波长处的小信号增益为42.26dB,输出功率为17.5dBm.我们认为,较低的浓度淬灭效应归因于光纤中较高的A1掺杂浓度.当总的输入信号功率为-3dBm时,在1570至1600nm间的7路WDM信号的增益不平坦度仅为0.68dB..     

L-Band掺铒光纤放大器的优化设计

提出了泵浦分配两段级联,并利用前向ASE推动下一级EDF工作的L-Band放大器的新结构.基于Giles模型并考虑了ASE噪声的影响,运用数值模拟算法系统分析了泵浦光功率分配和铒光纤分配比例对这种EDFA性能的影响.最后优化得到高增益且增益谱平坦的L-Band EDFA,其在输入信号光功率为-20 dBm时,在1571～1608 nm范围内,增益值高达35 dB,增益偏差小于1 dB.     

利用光纤光栅对实现双波长增益控制掺铒光纤放大器特性的实验研究

控制激光的弛豫振荡和空间烧孔现象的存在 ,对全光增益控制掺铒光纤放大器 (EDFA)的性能产生劣化影响。采用一种新颖简单的利用两对光纤光栅对形成谐振腔结构 ,实现双波长增益控制掺铒光纤放大器。由两个不同波长的激光共同承担增益控制的任务 ,降低了控制激光引起的空间烧孔现象和瞬态输出变化。在动态工作条件下 ,双波长激光增益控制掺铒光纤放大器显示出优越的特性 ,适用范围扩展为普通单波长增益控制掺铒光纤放大器的两倍 ,能够适应 0～ 43kHz的上下载频率。     

DESIGN CONSIDERATION OF ERBIUM DOPED FIBER FOR EFFICIENT L-BAND EDFAs

0　Introduction　　Recently,therapidgrowthofInternetanddatacommunicationsserviceshasdriventhedemandforbandwidthinthelong-distancenetworkstodoubleatleasteverytwoyears.Inordertoexploitthelargebandwidthofopticalfiber,technologiessuchaserbium-dopedfiberamplifiers(EDFAs)anddensewavelengthdivisionmultiplexing(DWDM)arewidelyused.Theconventionalwavelengthband(C-band)ofEDFAsextendsfromabout1530to1562nm.Ithasbeenusedforup-to96channelsinDWDMsystem.Itshouldbenotedthatopticalfibernonlineareffectsbe…     

Investigation of the irradiation effect on erbium-doped fiber amplifiers composed by different density erbium-doped fibers

Two erbium-doped fibers (EDFs) with different densities, which can make the erbium-doped fiber amplifier (EDFA) achieve the same output power, have been irradiated by ⁶⁰Co at the same rate and same total dose. In addition, the irradiation effect on EDFA composed by different density EDFs is firstly analyzed in this paper. The experimental results indicate that, considering the length of EDF, the high density EDF can make the EDFA deteriorate less than the low that in the irradiation environment. Furthermore, the small change of the central wavelength and the half-wave width also confirm that the irradiation effect on EDFA chiefly introduces the transmission loss, but the physical mechanics of EDFA is not changed by the irradiation. The experimental results and conclusions will be a good reference for EDFA designers who are trying to apply the EDFA in an irradiation environment.     

L波段掺铒光纤放大器的自发辐射谱与增益的研究

利用Giles模型对L波段掺铒光纤放大器小信号增益特性进行了数值模拟,模拟结果表明最佳铒纤长度并不是一定值,它随输入信号波长的不同而改变,较短的波长对应较短的光纤长度;在数值模拟、分析的基础上,分别采用7m和9m的L波段铒光纤构成长波段掺铒光纤放大器,通过实验测量,分析比较了它们的自发辐射谱以及增益和噪声指数,得到了光纤长度对L波段增益谱、噪声指数和自发辐射谱的影响规律;最后,辅以C波段掺铒光纤放大器加以分析,指出了适合于放大L波段信号的最佳自发辐射谱型。     

Enhancement of Gain in L-Band Bismuth-Based Erbium-Doped Fibre Amplifier Using an Un-pumped EDF and Midway Isolator

A hybrid L-band erbium-doped fibre amplifier (EDFA) with enhanced gain characteristic is demonstrated without a significant noise figure penalty. It uses a backward C-band amplified stimulated emission from both the ends of a bismuth-based EDFA system to pump an unpumped erbium-doped fibre (EDF) for gain enhancing. The maximum gain enhancement of 4.0dB is obtained at wavelength 1604nm with EDF length of 20m. The gain spectrum is reasonably fiat in this amplifier compared with the amplifier without an EDF. The gain varies from 27.4 dB to 30.2 dB at wavelength region 1564-1608 nm with incorporation of 20 m EDF. Noise figure also varies from 6.0 to 7.TdB at this wavelength region.     

由Giles模型对L-band EDFA的理论分析

本文通过运用Giles模型对L-band EDFA在不同泵浦波长下的增益、不同泵浦功率与光纤长度的关系以及各种增益特性等进行了数值模拟,并同时辅以C-band EDFA进行比较计算,从理论上对L-band EDFA的特性进行了较为详细的分析说明,并得出了新颖的结论.     

Space radiation effect on EDFA for inter-satellite optical communication

The erbium-doped fiber (EDF) has been irradiated by electron with a dose of 1000 krad to analyse the space radiation effect on EDF amplifier (EDFA) in inter-satellite optical communication. This is the first work to analyse the effect on actually applied systems. Three critical parameters of EDFA, most important for external module subsystems, have been tested. The output power comes down to −57.21 dBm and the noise figure (NF) climbs up to 18.14 dB at dose 1000 krad, when the input power is −2.00 dBm. Although there is a strong ability to recover after the radiation experiment, EDFA deterioration is really huge. Apart from that, the central wavelength of EDFA never changes. To guarantee the accuracy of analysis of the radiation effect on EDFA, WDM coupler and isolator are also irradiated with the EDF at the same time. According to the results of all the tests, the EDFA could be directly used in the low-radiation dose orbits if doses are less than 20 krad. And the radiation experiment data will also be a good reference for the design of the actual systems in inter-satellite optical communication with different dose orbits.