多泵浦光纤喇曼放大器的模拟分析

通过使用综合理论模型对不同配置条件下的多泵浦分布式光纤喇曼放大器的增益谱进行了数值模拟研究,该理论模型包含了瑞利散射、放大自发辐射和不同交互效应,包括泵浦与泵浦、泵浦与信号和信号与信号之间的交互与能量转移.模拟研究了泵浦源功率、泵浦源波长间隔及光纤损耗对喇曼增益谱的影响,结果表明设计多泵浦光纤喇曼放大器需要对泵浦源功率、泵浦源波长间隔光纤损耗谱进行综合考虑,需对泵浦源功率、泵浦源波长间隔进行合理配置.在本文的泵浦源波长设定条件下,考虑实际光纤的损耗谱特性,为了获得大的增益带宽和小的增益不平坦度,短波长泵浦源和最长波长的泵浦源需要更高的泵浦功率,中间波长泵浦源的功率应较低.     

后向泵浦高功率掺镱光纤放大器的非弹性散射效应

 在考虑受激布里渊散射和受激喇曼散射效应的基础上,数值求解了双包层掺镱光纤放大器的速率-传输方程,分析了后向泵浦高功率掺镱光纤放大器在不同信号光线宽、光纤长度和纤芯直径下的输出特性,研究了受激布里渊散射和受激喇曼散射的抑制条件。计算结果表明:在后向泵浦方式下,若掺镱光纤长度小于0.68 m,纤芯直径大于26 μm,信号光线宽大于0.04 nm,则放大过程中的受激布里渊散射和受激喇曼散射能同时得到有效抑制。     

基于喇曼/掺铒光纤混合放大的长距离布喇格光栅传感器系统

提出了一种提高长距离光纤布喇格光栅信噪比以进行准分布测量的新方法.本方法基于双向喇曼放大和双掺铒光纤结构,喇曼光纤放大器对布喇格光栅信号进行低噪音的双向放大,置于远处的掺铒光纤利用剩余的泵浦功率产生自发辐射光和放大传感信号,为第二段掺铒光纤之后的远处布喇格光栅传感器提供光以及补偿由于长距离传输造成的光纤损耗.实验显示传感器系统的性能得到显著提高.使用功率为240 mW的单个普通泵浦,分布在50 km光纤上的FBG均可获得15 dB的良好信噪比,比混合放大前提高了10 dB.     

一种新颖的宽带光纤喇曼放大器优化设计方法

介绍了一种新颖的宽带光纤喇曼放大器的优化设计方法.通过研究多波长后向泵浦光纤喇曼放大器的传输方程, 分两步来确定各泵浦波的频率及输入功率的大小.首先通过模拟煺火算法迭代出满足条件的泵浦波频率,然后利用平均功率分析方法,采用四阶阿当迭代方法计算出各泵浦波输入功率的大小,从而设计出具有较宽平坦增益带宽的光纤喇曼放大器.该算法是一种简单有效的优化方法.     

基于掺铒光纤/喇曼混合放大的光纤激光器布喇格光栅传感系统

提出了一种提高长距离光纤布喇格光栅信噪比以进行准分布测量的新方法.该方法基于掺铒光纤/喇曼混合放大的光纤激光器结构,掺铒光纤和滤波器构成的环形结构产生激光作为光源,喇曼光纤放大器对布喇格光栅信号进行低噪音的双向放大,置于远处的掺铒光纤利用剩余的泵浦功率产生自发辐射光和放大传感信号,为远处掺铒光纤之后的布喇格光栅传感器提供信号光以及补偿由于长距离传输造成的光纤损耗.实验显示,与使用宽带光源的传感方式相比,系统的性能得到显著提高,仅使用小功率泵浦,分布在50 km光纤上的FBG均获得了超过58 dB的优良信噪比.     

压缩系数可控的光脉冲压缩器

提出了一种压缩系数可控的光脉冲压缩器.该脉冲压缩器主体包括梳状色散分布光纤（CDPF）和喇曼放大器两部分.梳状色散分布光纤由多段色散位移光纤和单模光纤拼接而成,具有喇曼增益介质的功能.对一给定的光脉冲序列,可以通过控制泵浦功率实现脉冲压缩器的压缩率可调.通过对非线性薛定锷方程的数值模拟,这一光脉冲压缩器的性能得到了验证.当光脉冲在CDPF中传输时,脉冲得到压缩并且被放大.对喇曼泵浦功率来改变可以得到不同的输出脉宽.通过优化CDPF的结构,得到了喇曼泵浦功率和压缩系数之间很好的线性关系.     

光纤喇曼放大泵浦光与信号光的关联研究

分析了信号光入射后可能发生的效应基于电磁场理论,综合光纤受激喇曼散射(SRS)效应、建立了光纤喇曼放大泵浦光与斯托克斯光、信号光的关联方程,给出了系统增益形成正反馈条件的表达式,结果表明:在光纤参量满足增益正反馈的条件下,当SRS增益对应于非饱和增益工作状态时入射信号光得到放大,SRS增益愈高则放大倍数愈高,并有区段上SRS增益相对低时其关联程度相对高.     

旋光纤喇曼放大器中ASE噪音模型及仿真计算

通过分析旋光纤喇曼放大器中信号光、抽运光的非线性薛定谔波动方程及放大自发辐射噪音特性,提出一种能同时在旋光纤喇曼放大器中产生预计波形放大自发辐射噪音,又方便计算的方法.根据放大自发辐射噪音时域特性,建立并在波动方程中加入放大自发辐射非高斯噪音模型.在考虑旋光纤双折射的非线性效应同时,通过分步傅里叶法对波动方程求解,计算了旋光纤喇曼放大器中的放大自发辐射噪音,并与实验结果吻合.     

旋光纤喇曼放大器中ASE噪音模型及仿真计算

通过分析旋光纤喇曼放大器中信号光、抽运光的非线性薛定谔波动方程及放大自发辐射噪音特性,提出一种能同时在旋光纤喇曼放大器中产生预计波形放大自发辐射噪音,又方便计算的方法.根据放大自发辐射噪音时域特性,建立并在波动方程中加入放大自发辐射非高斯噪音模型.在考虑旋光纤双折射的非线性效应同时,通过分步傅里叶法对波动方程求解,计算了旋光纤喇曼放大器中的放大自发辐射噪音,并与实验结果吻合.     

光纤中的受激喇曼散射及泵浦脉冲和斯托克斯脉冲的分离

本文报道在单模光纤中的受激喇曼散射的实验结果,用条纹相机测量了泵浦脉冲和喇曼斯托克斯脉冲时间上的相对延迟;结果表明,受激喇曼散射的喇曼斯托克斯脉冲大约在距光纤输入端一个分离距离的位置上形成。     

使用FBG及更短光纤的高效Er3+-Yb3+共掺双包层光纤放大器

提出在光纤放大器中,使用光纤布喇格光栅作为泵浦光反射镜,所需的双包层光纤可以缩短,同时至少保持了与没有光纤布喇格光栅作为反射镜时光纤放大器相同的性能.基于速率及传输方程,对使用和不使用光纤布喇格光栅的铒、镱共掺双包层光纤放大器的性能进行了数值模拟.结果表明,使用光纤布喇格光栅作为反射镜时光纤放大器可以获得与无光栅时相同的输出功率,但仅仅需要后者长度一半的光纤,无论是前向泵浦还是后向泵浦.对后向泵浦方式并使用光纤布喇格光栅作为反射镜,可获得最高的输出功率及光增益,同时使用了较短的光纤.     

光纤喇曼放大器的特性及其在宽带通信中的应用

随着宽带业务的增长和 DWDM技术的发展 ,人们需要更宽增益带宽的全光放大器。光纤喇曼放大器由于其可放大任意波长信号的特性而得到广泛的关注和重视。介绍了喇曼放大器的特性 ,总结了国外近年来对喇曼放大器在宽带通信应用中的研究 ,并讨论了喇曼放大器的发展方向     

基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布喇格光栅传感系统

提出了一种通过提高长距离光纤布喇格光栅传感系统容量,从而实现多传感点参量测量的新方法.采用时分复用、窄波长范围扫描激光方式,将多个中心波长相近的低反射率光纤布喇格光栅放置于系统的不同位置,构成准分布式光纤传感系统,实现了多个传感点参量的同时测量.同时提出了采用掺铒光纤和喇曼混合放大方法来延长传感距离.在系统的中间加入一个喇曼泵浦进行喇曼放大以此补偿光纤布喇格光栅反射的信号,系统末端的掺铒光纤利用前面喇曼泵浦剩余的泵浦功率产生自发辐射光并放大传感信号,使得整个系统的传感距离延长.实验证实:将三只中心波长均在1580nm附近,反射率均小于4%的光纤布喇格光栅,分别放置在系统的不同位置,在200km处获得了15dB的信噪比,反射信号明显;并且在200km处的静态应变和温度实验中,线性度均达到了0.999以上.     

基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布喇格光栅传感系统

提出了一种通过提高长距离光纤布喇格光栅传感系统容量,从而实现多传感点参量测量的新方法.采用时分复用、窄波长范围扫描激光方式,将多个中心波长相近的低反射率光纤布喇格光栅放置于系统的不同位置,构成准分布式光纤传感系统,实现了多个传感点参量的同时测量.同时提出了采用掺铒光纤和喇曼混合放大方法来延长传感距离.在系统的中间加入一个喇曼泵浦进行喇曼放大以此补偿光纤布喇格光栅反射的信号,系统末端的掺铒光纤利用前面喇曼泵浦剩余的泵浦功率产生自发辐射光并放大传感信号,使得整个系统的传感距离延长.实验证实：将三只中心波长均在1 580 nm附近,反射率均小于4%的光纤布喇格光栅,分别放置在系统的不同位置,在200 km处获得了15 dB的信噪比,反射信号明显|并且在200 km处的静态应变和温度实验中,线性度均达到了0.999以上.     

基于硅波导的喇曼光放大器

在硅波导上添加反向偏压的PIN结构,当波导产生受激喇曼散射时,可以将波导中双光子吸收(TPA)产生的光生自由载流子扫出波导,降低了波导的非线性损失,极大地提高了硅波导中泵浦光对信号光的喇曼增益。为了应用已经非常成熟的硅工艺,并且应用硅波导使器件小型化,根据法布里-帕罗(F-P)腔和行波放大器理论,在硅波导两端的解理面蒸镀增透膜,应用这种波导的喇曼效应设计了一种光放大器,即基于硅波导的喇曼光放大器。建立了计算放大器增益的方程,给出了不同波导长度和输入功率情况下的放大器增益,得出适当增加波导长度和泵浦光功率可以得到较高喇曼增益的结论。基于硅的光放大器有较高的饱和功率且没有泵浦源的限制,通过调整泵浦激光的波长可以放大不同波长的信号光。     

掺镱光纤放大器泵浦脉宽优化

为抑制低重复频率高能脉冲光纤主振荡功率放大(MOPA)系统的放大自发辐射(ASE)效应,达到脉冲泵浦的最佳放大效果,需要对泵浦脉宽进行优化。基于求解速率方程和功率传输方程,理论研究了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器上能级粒子数密度、光纤内存储能量、正反向放大自发辐射的瞬态响应。在给定的泵浦功率、光纤长度、纤芯面积和掺杂数密度等参数下,数值计算得到的优化泵浦脉宽为793 s。此外,实验测定了ASE的建立时间; 通过调节泵浦脉宽,测定了脉冲泵浦下掺镱光纤放大器的放大效果,实验中得到的泵浦脉宽的优化值为800 s,证明了数值模拟的正确性。     

喇曼光纤放大器结构对性能的影响

详细分析了拉曼光纤放大器的结构对性能的影响.基于受激喇曼散射效应中泵浦光与信号光之间相互作用的常微分方程,进行了数值模拟.模拟结果表明,喇曼光纤放大器结构对性能有着非常大的影响作用.后向泵浦结构,输出信号的光功率相对高于前向泵浦输出信号的光功率.当不考虑泵浦波动时,前向泵浦结构输出信号的信噪比高于后向输出信号的信噪比.在任何一种泵浦结构中都可获得高于41dB信噪比.设计了一种后向泵浦、增益平坦的放大器.该放大器可以实现90km、40×10Gbit/s复用信号的无损传输,增益波动小于1.2dB.     

宽频带聚焦泵浦准稳态受激电子喇曼散射的增益因子和能量转换效率

本文采用Raman-Maxwell-Bloch方程,计算了宽频带聚焦泵浦准稳态受激电子喇曼散射的增益因子和能量转换效率.在计算中考虑了泵浦抽空、喇曼介质对泵浦光的吸收和喇曼介质的泡和效应.计算结果与XeCl激光在钡蒸汽中的受激喇曼散射实验基本上符合.     

宽带喇曼放大器的快速优化设计方法

介绍了一种改进的宽带分布式多泵浦喇曼放大器（DMRA）优化设计方法.通过研究多波长后向泵浦的喇曼放大器传输方程，采用合理的近似得出了快速DMRA的一个简化理论分析模型.通过对模拟退火算法几个优化环节的改进，使其能够更快速地应用于DMRA的多峰值问题的优化设计.利用该方法重点对C+L波段约80 nm带宽范围的DMRA进行了优化，在80 km传输光纤上，设计实现了开关增益10 dB，相对平坦度小于0.12，增益起伏小于1 dB的DMRA.与其他的DMRA设计方法相比，该方法使用较少的泵浦数目就能获得同样的增益带宽及平坦的谱特性.     

1.32μm泵浦下多模光纤受激喇曼散射

本文报道在1.32μm声光Q开关Nd:YAG激光器泵浦下,从多模光纤中获得由受激喇曼散射及四光子混频产生的宽带非线性散射谱的实验。结果表明,在1.32μm泵浦下产生了明显的连续谱本底,并认为它是由光纤零材料色散区的宽带参量增益四光子混频产生的。观察到激光器1.34μm微弱输出在光纤中明显放大的新现象,并指出放大来自玻璃光纤的宽带喇曼增益。