饱和放大情形下光纤参量放大器的增益和带宽特性研究

利用龙格库塔法数值求解非线性耦合方程,研究了单抽运光纤参量放大器在增益饱和区的增益谱特性.通过比较考虑抽运光损耗与忽略抽运光损耗增益谱的差别,分析了抽运光损耗对增益谱的影响.此外,给出了在饱和放大区,信号光的增益谱与光纤长度、输入信号光功率、抽运光波长与零色散波长偏离之间的关系.发现在饱和放大区,增益的整体水平有所下降,增益谱的可用带宽相对于小信号放大有所减少,增益谱在可用带宽范围内出现了旁瓣.这些结果将对工作在饱和放大区的单抽运光参量放大器的设计提供有益的帮助.     

碲基掺铒光纤放大器增益饱和特性的数值模拟

依据均匀加宽四能级结构速率方程组和光功率传输方程组,数值模拟了1520～1620nm波段范围内碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)增益谱特性,以及EDTFA增益谱特性与输入信号光功率的关系.模拟结果显示:随着输入信号光功率的增大,EDTFA增益谱由于饱和效应而呈现平坦化特征.模拟结果与报道的实验测量结果达到了很好的一致.     

基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换啁啾特性的分析

对基于半导体光放大器中交叉增益调制效应的波长转换后信号的啁啾特性进行了分析。研究了输入信号光和参考光和功率、波长、转换速率、信号光消光比以及半导体光放大器的偏置电流对转换后信号啁啾的影响。     

基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换器转换特性的研究

从理论和实验上研究了基于半导体光放大器的交叉增益型波长转换器的转换特性.实验研究了转换特性与信号调制格式、放大器增益的关系.利用大信号分析模型讨论了消光比、平均功率转换效率和交流转换效率等性能与平均抽运功率、探测功率及放大器增益特性之间的关系.结果表明,交流转换效率能综合消光比和平均功率转换效率两种指标,在转换器性能优化中有重要的作用 交叉增益型波长转换器输入动态范围较小,很难实现对信号调制格式透明 放大器的增益是取得最佳转换性能的关键 关键词：     

半导体光放大器非线性失真特性实验研究

对半导体光放大器（SOA）用于1 310 nm残留边带幅度调制（AM-VSB）视频光信号放大时的非线性失真特性进行了实验研究.分析了非线性失真机理.给出了当输入光信号波长位于SOA增益谱下降沿且输入光信号功率较大时,SOA所引入的非线性失真主要由其增益随输入光信号功率变化而波动所造成的结论和对应表达式.提出了减小非线性失真的方法.设计了适合于AM-VSB视频光信号放大的SOA并用于有线电视（CATV）系统实验.研究结果表明,在300 mA的工作电流下,SOA在载频647.25 MHz处引入的组合二阶互调失真（CSO）在－42 dB～－38 dB之间,并随输入光信号功率的增加而变大.     

双向掺铒光纤放大器的特性分析

讨论了双向掺铒光纤放大器的结构方案,利用考虑放大的自发辐和北员耗影响的双向掺铒光纤放大器稳态放大速率方程模型分析的增益与掺铒光纤长度、输入信号光功率、帛运光功率及抽运方式等参数之间的关系,研究了单向和双向等功率抽运下正反向噪声系数随正反向信号光输入功率的变化行为。     

包含两个半导体光放大器的锁模光纤环形激光器数值研究

采用自再现理论,对一种包含两个半导体光放大器的锁模光纤环形激光器进行了数值研究.研究结果表明：为了提高谐波锁模输出脉冲的质量,调制半导体光放大器应当保持高直流偏置,对自发辐射信号进行调制并提供锁模脉冲克服腔损耗所需的增益,而此时的增益半导体光放大器则被低直流偏置充当增益补偿器维持较窄的净增益窗口;与之相反,为了获得振幅均衡的有理数谐波锁模输出脉冲,调制半导体光放大器则应当偏置在较低的电流上,而增益半导体光放大器应当保持较高的偏置电流以提供足够的常量增益克服腔损耗.此外,还必须提高注入光信号的峰值功率.     

基于同一结构实现全光逻辑“与门”和“或非门”的研究

提出了一种基于同一结构实现全光逻辑“与门”和“或非门”的新型方案，其理论基础是级联单端半导体光放大器(SOA)的交叉增益调制效应.利用单端SOA的动态理论模型成功地模拟了输入信号光为20Gb/s固定格式非归零信号时，该方案分别得到逻辑“与”和逻辑“或非”两种不同的输出结果.最后进行了实验验证，模拟结果和实验结果基本相符. 关键词： 半导体光放大器 交叉增益调制 全光逻辑     

新型全光逻辑与门的理论和实验研究

提出一种基于级联单端半导体光放大器（SOA）中交叉增益调制效应的新型全光逻辑与门， 建立了该方案的理论模型，数值模拟和实验实现了10Gb/s的全光逻辑与运算功能，分析了逻辑与运算结果与输入信号功率和消光比之间的关系，理论分析结果与实验结果相符合. 关键词： 半导体光放大器 交叉增益调制 全光逻辑与门     

宽面积垂直腔半导体光放大器

在反射模式下,对于970 nm宽面积垂直腔半导体光放大器(VCSOA)的增益和带宽特性进行了实验研究和分析。当注入电流为57％阈值电流、信号输入功率为0.7 W,取得了24.8 dB的放大,测得的放大器的带宽为0.14 nm。实验中测量的增益值大于理论计算值,这是由于宽面积垂直腔光放大器内存在多个横向模式,每个模式都有相应的放大,所以总的增益大于理论计算的某个模式的增益。这种宽面积垂直腔光放大器不仅可以提高增益,而且还能提高信号光的饱和输入功率。对970 nm宽面积VCSOA的结构进行了优化设计,模拟结果表明,要提高半导体激光器的增益和带宽,可以通过适当降低垂直腔面发射激光器的上DBR的反射率来获得。     

Dynamic-performance characterization of C-band EDFA using ASE-power peak-selective feedback gain-clamping

We propose and demonstrate a C-band Erbium-doped fiber amplifier (EDFA) using amplified spontaneous emission (ASE) power peaking-selective and feedback to achieve highly stabilized and wide dynamic range gain clamping performances. The gain of 16.20 ± 0.13 dB is obtained with the input signal power dynamic range of 30 dB and the maximum noise figure (NF) was 6.6 dB with the input signal power from −35 to −10 dBm. To investigate the gain variation for the probe signals, we applied a saturation tone signal to simulate 16-channel DWDM signals as it is added (dropped) into (from) EDFA. The gain variation of the proposed scheme at a appropriate ring-cavity loss (VOA = 5 dB) is less than 0.13 dB for the input signal power from −35 to −5 dBm and wavelength from 1530 to 1564 nm.     

基于线性光放大器的交叉相位调制波长转换啁啾特性研究

建立了基于线性光放大器(LOA)的交叉相位调制波长转换模型,模型考虑了纵向载流子密度变化引起的有源区折射率的改变、端面反射、相位调制、放大的自发辐射噪声和横向垂直光场(VCL)的增益钳制作用。利用分段方法模拟计算了布拉格反射镜的反射率、偏置电流、信号光和探测光的功率和波长、信号速率与转换后信号啁啾的关系。结果表明:LOA具有增益钳制作用,能提高转换后信号的性能;增大布拉格反射镜的反射率可以降低转换后信号的啁啾;合理控制输入信号光和探测光的强度,调整干涉仪两臂LOA偏置电流的强度,可以获得啁啾较小的转换信号。     

光纤参变放大器光纤长度的优化设计

随着高输出功率掺铒光纤放大器和高非线性光纤的出现和使用,光纤参变放大器(OPAs)中出现了越来越多的增益饱和现象,这是光放大器中应该尽量避免的。对此,提出了依据光纤参变放大器的光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率等参量对光纤长度进行优化设计的解决思路。明确提出最佳光纤长度的概念,即在其他参量一定的情况下使信号增益或信号输出功率达到最大所需的最小光纤长度,而且最佳光纤长度有利于提高光纤参变放大的增益带宽和波长转换带宽。通过数值积分求解描述光纤参变放大过程的非线性耦合方程,并运用控制变量法深入研究了最佳光纤长度与光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率的关系。最后用最小二乘法进行数据拟合确定系数,得到简洁、实用的最佳光纤长度解析表达式。与已有实验结果比较表明,该解析式可很好地用来计算和优化光纤参变放大的光纤长度。     

Study of gain flatness for multi-channel amplification in single stage EDFA for WDM applications

In this paper, gain flatness is studied for simultaneous 16-ITU-T channel amplifications at C-band (1,532–1,558 nm) in a single stage EDFA for WDM application at different average inversion levels. The inversion levels are varied due to the change of the input signal levels from the targeted operating point and also for dropping few numbers of channels. Specially designed gain flattening filter (GFF) is used in order to get the flat gain with gain variation ±0.5 dB for −20 dBm/ch input signal power (total input signal power is −8.0 dBm) at a fixed average inversion level which is maintained by proper selection of optimum fibre length and pump power. A specific loss spectrum of GFF is obtained by writing a chirped fibre Bragg grating of length 20 mm. Gain variations are studied by changing the total input signal levels from −8.0 dBm to −20.0 dBm and maintained within 20.0 ± 0.5 dB by using automatic gain control (AGC) circuit. About 15 out of 16 channels are dropped and observed ± 0.5 dB gain-variation which is an important parameter in optical network system.     

量子点半导体光放大器波长转换的Q因子特性

为了改善全光波长转换器的转换性能进而提高输出信号质量,研究了波长转换器的Q因子特性。采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法解光场传输方程和跃迁速率方程,分析了输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度4个因素对全光波长转换器的Q因子特性的影响,并将得到的结果与相同条件下的输出消光比比较。结果表明:增大输入信号光功率,Q因子先增大后减小,并且在-12 d Bm时取得最大值8.819 d B;Q因子随着脉冲宽度的增加而不断下降;增大最大模式增益和有源区长度,Q因子增大。在实现波长转换的基础上,优化各参数数值,得到的Q因子达到16.680 d B,输出信号质量较好。要同时获得高的消光比和Q因子,提高输出信号的质量,必须选取适当的输入信号光功率、脉冲宽度、最大模式增益和有源区长度。     

980nm泵浦的掺铒光纤放大器实验研究

10m长的铒掺杂光纤在980nm波长半导体激光器泵浦下,获得了对1.55μm波长的入射光信号的放大作用。当入射光信号功率为-22dBm而泵浦功率为9.3mW时,放大器的增益为15dB.     

An effective numerical method for gain profile optimizations of multi pumped fiber Raman amplifiers

In this paper, we have solved propagation equations of multi-pump fiber Raman amplifier using Runge–Kutta (RK 4th order) numerical method and pump power evolutions along with the fiber length. They are used to calculate the net gain and gain ripple by varying the input signals powers for different fiber lengths. The pump powers are optimized by genetic algorithm and resulting net gain and gain ripple are reported graphically as well as in tabular form. The optimum minimum gain ripple is 0.26 dB for 1 mW input signal powers for 50 km fiber length. By increasing the fiber length gain ripple increases to 0.5 dB for 0.1 mW input signal power. In comparison to other methods reported in the literature, our method is simple to implement and efficient for numerical design of Raman amplification in optical communication systems.