室温掺铒光纤放大器中实现参量控制无损耗光速减慢传输

本文对掺铒光纤放大器中的光速减慢传输系统进行深入研究,提出一种直接利用掺铒光纤放大器中抽运光 强度和掺铒光纤长度,通过优化控制参量来降低信号光强度损耗系数,从而可以实现无强度损耗光速减慢传输, 研究结果表明:当抽运光功率为3.5 mW时,信号光强度损耗系数近似为零;当抽运光关闭时,掺铒光纤长度为 0.1 m时,信号光强度损耗系数近似为零.     

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。     

915nm泵浦混合掺铒/铒镱共掺双包层光纤放大器

研究了一种混合掺铒/铒镱共掺光纤放大器,用掺铒光纤放大器作为输入信号的预放大器,用铒镱共掺双包层光纤放大器作为主放大器。掺铒光纤放大器采用20m长掺铒光纤作为增益介质,采用最大输出功率318mW的单模半导体激光器二极管作为泵浦源,预放大器获得的最大输出功率是113mW。铒镱共掺光纤放大器采用14m长铒镱共掺双包层光纤作为增益介质,采用2个915nm多模半导体激光二极管作为泵浦源,在输入信号功率为10mW、信号波长1555nm时,混合光纤放大器获得了最大输出功率为32.04dBm,即1.6W,与此相应的混合光纤放大器的光-光转换效率为18.5%。     

分布式光纤拉曼放大器在长距离光传输系统中的优化设计

同时考虑接收光信噪比(OSNR)及非线性失真影响，对分布式光纤拉曼放大器在长距离光传输系统中的最优抽运方式进行了研究.利用变分法原理获得了在不记双瑞利背散射(DRB)影响时的最优信号功率分布函数——均匀分布，但考虑双瑞利散射影响时则不存在解析的最优分布函数.在分别考虑长、短光纤跨距的情况下，比较了三种具有代表性的分布式光纤拉曼放大方式，即双向二阶拉曼抽运、双向一阶拉曼抽运和拉曼+掺铒光纤放大器混合放大方式的性能.指出通过优化一阶抽运波长以及一阶到二阶抽运功率比，对称结构的双向二阶抽运在绝大部分情况下可以在 关键词： 光纤拉曼放大器 双瑞利背散射 变分法 光纤非线性     

基于光纤环形激光器和光放大的100 km光纤布拉格光栅传感系统

在基于掺铒光纤-拉曼混合放大的可调光纤环形激光器的光纤布拉格光栅(FBG)传感系统结构基础上,提出了延长传感距离的新方法。该方法以环形掺铒光纤激光器作为光源,采用双波长拉曼放大的方法对信号进行低噪声的双向放大,系统中间的两段掺铒光纤再利用剩余的抽运功率产生自发辐射光和放大传感信号,使得整个系统能够在超长的传感距离上获得很高的信噪比。实验表明使用一只40 mW的掺铒光纤放大(EDFA)抽运源、一只170 mW的拉曼抽运源和一只2 W的拉曼抽运源,可以使整个系统的传感距离达到100km,并且传感系统的光纤布拉格光栅反射信号均能获得超过57 dB的优良信噪比,从而实现在超长距离上的光纤布拉格光栅传感。     

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.     

掺铒光纤放大器中抽运问题的理论分析

依据掺铒光纤放大器的速率方程和光传输方程,在不计放大自发辐射的情况下,得出了抽运功率和信号增益在放大器中沿光纤分布的隐函形式的解析表达式,并利用数值模拟对三种抽运方式下的放大器特性进行了分析。     

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.     

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。     

铒镱共掺微环谐振器的放大特性分析

对铒镱共掺微环谐振器的放大特性进行了理论分析,给出了器件的传递函数和功率增益的公式.在抽运光波长为0.98 μm、信号光中心工作波长为1.55μm的情况下,分析了抽运光功率、信号光功率、铒镱掺杂浓度、微环与信道间的振幅耦合比率对放大器放大特性的影响,给出了上下信道的传输光谱,并对其结构进行了优化设计.模拟结果表明,与同等长度的直条形铒镱共掺波导放大器相比,该器件町获得更高的信号光增益,选取Ppo=8 mW,Pso=36.5μw,NEr=1×1026m-3,NYb=3×1027m-3时,该器件可容易地获得11.6 dB以上共至高达60 dB的信号光功率增益.这种强放大功能的铒镱共掺微环谐振型放大器,将更有利于器件在尺寸上的小型化、集成化.     

低噪声、高增益的L -band EDFA的实验研究

针对传统的L-band EDFA的工作效率低,提出了一种基于单根光纤光栅、泵浦分配、两段级联的EDFA的新结构,其中的光纤光栅用来反射无用的后向C-band ASE.系统地研究了泵浦比例和光纤光栅波长对增益噪声指数的影响关系.最后经实验验证,得到了低噪声、高增益的L-band的EDFA.其在输入信号光（1570 nm）功率为-30 dBm及泵浦功率为70 mW时,增益为22.26 dB,增益噪声指数为4.96 dB.     

Bidirectional-pumped L-band erbium-doped fiber amplifier with pump distribution technique

A dual-stage erbium doped fiber amplifier (EDFA) having a flat gain wavelength response throughout L-band transmission window is presented. By applying pump power distribution technique, the pump power is distributed to two different stages with different length of EDF depending on the coupling ratio. By controlling these two parameters, gain of 19.1 dB with small gain variation of less than 0.5 dB and a noise figure of less than 10.5 dB are achieved in this architecture using bidirectional pumping. However, when another 3 dB power coupler is added to split the pump power equally at the second stage in bidirectional, a better noise figure of less than 7.5 dB was obtained. Comparison with a conventional single-stage optical amplifier was made in order to validate the performances of this dual-stage EDFA.     

混合泵浦两段级联掺铒光纤放大器实验研究

基于内插隔离－耦合环两段级联新结构，采用９８０ｎｍ与１４８０ｎｍ激光二极管混合泵浦方式，研制出在１．５５μｍ波段兼具高增益，大功率，低噪声九特性的掺铒光纤放大器。     

Investigation of the optical gain and noise figure for multi-channel amplification in EDFA under optimized pump condition

We present the results of an investigation of optical gain and noise figure for simultaneous multi-channel amplification of an erbium doped fibre amplifier (EDFA) under optimized pump condition. Different pump configurations with varying input signal levels show interesting features on gain flatness. In the experiment, population inversion along the fibre length which determines the gain-spectra and noise characteristics of the amplifier is adjusted through optimized fibre length and injected pump power in order to minimize the gain-tilt at C-band. It is observed that bi-directional pumping manifests the best combination of low noise and high gain of EDFA which are useful as in-line repeaters in WDM network. We obtain 30 ± 1.5 dB intrinsically flat small signal gain from 1538 nm to 1558 nm band of wavelength with noise figure <4 dB for 16-channel simultaneous amplification in a single stage EDFA without gain flattening filter.     

沿传输方向掺杂浓度渐变掺铒光纤放大器的研究

本文在分析了均匀掺杂分布式掺饵光纤放大器的基础上，提出了沿传输方向掺杂浓度线性单调下降（单变），和线性降升结合（两变）的两种渐变型分布式掺饵光纤放大器，并用传输方程研究和比较了透明传输和最佳掺杂浓度下，均匀、单变和两变型三种放大器中的信号和噪音的传输特性及放大器的噪音指数、信噪比、临界泵浦功能和最佳泵浦周期等特性．     

15波长输出的布里渊掺铒光纤激光器

多波长布里渊掺铒光纤激光器是一种新型的多波长光纤激光器,其原理是利用受激布里渊增益和掺铒光纤的线性增益,可以在常温下得到波长间隔约为0．08nm(～10GHz)的多波长输出。报道的布里渊掺铒光纤激光器,在布里渊抽运功率为1．7mW、980nm抽运功率为300mW的情况下得到稳定的15个波长(间隔～10GHz)的输出,这种激光器用作光传感器、光谱分析仪以及密集波分复用系统的光源。实验发现,输出波长的个数随着980nm抽运功率的增大而增加。另外,布里渊掺铒光纤激光器的信号功率主要来自于掺铒光纤的增益,而布里渊增益对它的影响不大。     

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…     

A global design of an erbium-doped fiber and an erbium-doped fiber amplifier

A global design of an erbium-doped fiber and an open-loop erbium-doped fiber amplifier (EDFA) in a steady-state operation is discussed by applying genetic algorithms. Taking a signal gain and a bandwidth as objective functions, 7 parameters of the EDFA (erbium concentration, core radius, erbium-doped radius, refractive index difference, fiber length, pumping wavelength and signal power) are optimized by solving optical propagation equations, assuming a homogenous two-level active medium and a single-mode propagation. There is evidence to show that the 1480 nm pump utilized in usual EDFAs is not an optimal choice, which should be chosen around 1460 nm. The optimal core radius ranges 0.465–0.548 μm on pumping power 50–200 mW. Under different design objects and with different pumping powers, however, there are different optimal Er-doped concentrations, reflective index differences and fiber lengths. As a single fiber EDFA, 35 dB signal gain or 35 nm bandwidth is obtained with the 7 optimal parameters, 100 mW pumping power and 0.001 mW input signal power.     

Amplification enhancement of L-band erbium-doped fiber amplifiers by reflection scheme

A reflection L-band erbium-doped fiber amplifier (EDFA), which can effectively suppress and completely exploit the backward C-band amplified spontaneous emission (ASE) with a feedback reflection loop, is presented in this paper. The mechanism of the backward ASE secondary pumping effect is experimentally investigated in detail. Our experimental results have shown that, for a given input pump power, compared to the end-pumped EDFA, the gain and output power of the reflection EDFA can be improved considerably without paying much noise penalty. When the EDFA operates with flattened gain spectra, the gain is improved by about 7 dB with an extra noise penalty of about 1.2 dB, where the saturation output power is increased by 2.5–3.2 dB and which may also be made independent of the input signal power.