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.     

自放大结构分布反馈光纤激光器输出特性

在光敏性掺铒光纤上制作了45mm长非对称相移结构光纤光栅,构成前后向功率输出比大于100∶1的分布反馈光纤激光器.利用一定长度的掺铒光纤吸收有源相移光栅后的剩余泵浦光,实现了对前向输出激光信号的放大,并采用OptiSystem软件模拟了掺铒光纤长度与增益的关系.为了保持输出激光的窄线宽和低噪音特性,利用布喇格波长与激光相同的光纤光栅和光纤环行器构成光窄带滤波器,对放大后激光信号的ASE噪音进行滤除.研究表明:所设计的激光器结构充分利用了泵浦光,在300mW的(980nm)泵浦功率下获得了功率为32.5mW,线宽为11.5kHz,相对强度噪音为-87dB/Hz的激光输出.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

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.     

级联掺磷光纤喇曼激光器的解析优化

讨论了二级级联喇曼光纤激光器的解析解和优化设计.通过引入几何平均功率、增益因子和归一化光纤有效长度,将描述泵浦光和斯托克斯光沿喇曼增益光纤分布的微分方程组简化成代数方程组,在对泵浦光采用线性传播近似后,获得了二级级联喇曼激光器的解析解.所获得的解析解同数值模拟结果吻合得很好.利用该解析解可方便和快速地讨论级联喇曼激光器的优化设计,计算不同泵浦功率下的最佳光纤长度、输出光纤光栅反射率和转换效率.泵谱功率越大,最佳光纤长度越短,最佳输出光纤光栅反射率越小.     

New trend for optical signal-to-noise ratio of disturbed Raman fiber amplifier

In a distributed Raman fiber amplifier (DRFA), Raman amplification allows a lower signal launch powers to transverse the span above the noise floor while still increasing the optical signal-to-noise ratio (OSNR). It improves the noise figure and reduces the nonlinear penalty of fiber systems. In this paper, we demonstrate a new trend of OSNR at different pump configurations: forward, backward and bidirectional pumping for DRFAs as a function of fiber length. We also present the variation of OSNR with both input pump power and input signal power. It is found that forward pumping provides the highest OSNR, reaching its maximum value of 37 dB. However, backward pumping provides the smallest OSNR that has its maximum of 22 dB and the bidirectional pumping provides the moderate OSNR between the others having its peak of 26 dB.     

抽运方式对混合拉曼光纤放大器性能的影响

通过实验比较了前向抽运拉曼光纤放大器与掺铒光纤放大器组成的混合放大器、后向抽运拉曼光纤放大器与掺铒光纤放大器组成的混合放大器的性能。实验采用75km标准单模光纤作为增益介质。采用20信道(符合ITU-T建议的波分复用信号)，波长为1537．377～1560．605nm，作为混合放大器的测试信号。20信道总功率-2．86dBm，每一信道用2．5Gb／s、码长2^7-1的非归零码通过电吸收调制器(EA)进行外调制。实验结果表明，前向抽运方式混合放大器的性能优于后向抽运方式的混合放大器，其中噪声系数的改善值为2．28～6．55dB。采用前向抽运时，各信道的增益同后向抽运相比，增加值均大于5dB。但不论采取那种抽运方式，采用混合放大的形式，各信道的光信噪比均大于26．9dB。     

双向抽运拉曼光纤放大器性能的研究

对双向抽运拉曼光纤放大器(RFA)的噪声特性、增益饱和及抽运功率转换效率进行了详细研究。结果表明,双向抽运拉曼光纤放大器的噪声特性介于前向抽运与后向抽运之间,但主要取决于前向抽运方式所导致的噪声特性;双向抽运方式的饱和功率低于单向抽运方式的饱和功率,同前向抽运与后向抽运提供的增益比例有关;双向抽运方式的抽运功率转换效率同信号光功率及前、后向抽运提供的增益有关,当信号光功率较低时,增加前向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率,而信号光功率较高时,增加后向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率。研究一种配置(情况3)的双向抽运拉曼光纤放大器,可以完全补偿100km传输线路的损耗(包括无源器件的损耗),最低光信噪比为30．21dB。     

多波长抽运宽带光纤拉曼放大器的数值模拟与优化

采用平均功率分析算法对多波长抽运宽带光纤拉曼放大器进行了细致的数值模拟，并根据多抽运拉曼增益谱的特点和不同抽运波长对增益斜率的不同影响提出了一种新的有效的抽运优化算法，并利用这种方法对10波长抽运的光纤拉曼放大器进行了优化，获得了70nm带宽上增益谱波动低于0．5dB的结果。     

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.     

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。     

Directivity influence of signals propagation through EDFA gain medium of Brillouin-erbium fiber laser

We experimentally demonstrate a multiwavelength Brillouin-erbium fiber laser in two configurations; uni-directional and bi-directional propagation of Brillouin pump and Brillouin Stokes signals through an Erbium-doped fiber gain. The influence of these configurations on the performance of the output parameters in terms of lasing threshold, output channel generation and tuning range of the generated output channels are investigated. We discovered that there is a trade-off between these two fiber laser configurations. The uni-directional amplifier configuration provides greater tuning range of 46.8 nm against 23 nm at maximum Brillouin pump power of 2 mW and 1480-nm pump power of 130 mW. On the other hand, the bi-directional amplifier configuration provides 13 output channels against 6 output channels obtained from the uni-directional amplifier configuration at the same pumping powers. Nevertheless, the bi-directional amplifier configuration requires much lower pump power to initiate lasing.     

Optimal Configuration of Multiple Pump Powers and Wavelengths for Balanced Pre- and Post-pumped Raman Fiber Amplifiers

A novel configuration algorithm for bi-directionally pumped Raman amplifier is developed by adopting simulated annealing algorithm. Automatic design of optical fiber Raman amplifier using 10 laser diode pumps with different wavelengths and powers is demonstrated for 64 channels DWDM systems. The resulted gain ripple is less than 2.6 dB in amplification bandwidth of more than 50 nm for a transmission span of more than 300 km. The algorithm can be practically applied to desired signal channel number and gain profile.     

Optimal Configuration of Multiple Pump Powers and Wavelengths for Balanced Pre- and Post-pumped Raman Fiber Amplifiers

A novel configuration algorithm for bi-directionally pumped Raman amplifier is developed by adopting simulated annealing algorithm. Automatic design of optical fiber Raman amplifier using 10 laser diode pumps with different wavelengths and powers is demonstrated for 64 channels DWDM systems. The resulted gain ripple is less than 2.6 dB in amplification bandwidth of more than 50 nm for a transmission span of more than 300 km. The algorithm can be practically applied to desired signal channel number and gain profile.     

基于高双折射光纤布拉格光栅的自动增益控制掺铒光纤放大器

掺铒光纤非均匀展宽引起的空间烧孔现象导致单波长激光并不能完全控制放大器增益,提出了一种新颖的自动增益控制掺铒光纤放大器的结构:即采用高双折射光纤布拉格光栅产生抽运光,其写制光栅的波峰对应的波长分别为1549.3 nm和1549.83 nm,波长间隔为0.53 nm。通过调整偏振控制器,就实现了单激光或双激光的增益控制。这种设计增益控制范围为40 nm(1530~1570 nm),当输入功率在-40~-15 dBm的动态范围内,双激光增益控制的掺铒光纤放大器的平均增益和噪声系数分别约为22.22 dB和8.69 dB,而它们的漂移分别被钳制在0.69 dB和1.51 dB。系统性能测试表明:双激光控制掺饵光纤放大器在稳定性方面比单激光有着明显的优势。