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相似文献
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1.
提出一种通过非均匀掺铒方法提高光波导放大器增益和抽运效率的优化设计方案,并在有限 元法基础上构建了光波导放大器模型.计算中考虑到合作上转换、交叉弛豫和激发态吸收等 效应. 利用自适应法求解了两种铒离子浓度分布方案,分别使脊形光波导放大器增益在固定 长度和增益最大值有1027%和565%的提高. 计算结果与级联掺铒玻璃样品的实验结果相 符合. 关键词: 掺铒光波导放大器 非均匀掺杂 增益特性 自适应算法  相似文献   

2.
掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器的理论与实验研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
抽运波长为0.98μm时,考虑合作上转换、交叉弛豫、激发态吸收等上转换机理给出了掺Er及Yb-Er共掺系统的速率方程,并利用二维波导的有限元理论及包含正反向放大的自发辐射的场传输方程,建立了一套分析光波导放大器增益特性的综合理论模型。得到掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器增益与波导长度、抽运功率、掺杂浓度等多个参量的关系,绘制出具有实用性的优化设计曲线。将该理论模型应用于实际制作的Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器,结果与实验数据相符。  相似文献   

3.
掺铒玻璃波导放大器中抽运光信号光重叠因子分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
通过分析掺铒(Er3 )玻璃波导放大器(EDWA)的放大增益机理,提出抽运光与信号光光模场分布之间的归一化重叠积分因子(Γ),并引入到掺铒波导放大器增益模拟计算中,使理论模型更切合实际。以Ag -Na 二次离子交换工艺制作的具有埋入型渐变折射率分布的掺铒波导放大器为例,采用数值方法模拟了条形波导截面上的二维折射率分布及抽运光、信号光的光模场分布。计算了不同工艺参量设置下的Γ大小,讨论Γ对放大器增益的影响。结果显示,在二次离子交换制作过程中设置适当工艺参量优化折射率分布,能有效改善波导中抽运光与信号光光模场分布之间的重叠因子,提高掺铒波导放大器的增益。计算结果显示,在一定条件下,Γ从0.5增至0.8,每厘米长度掺铒波导放大器的放大增益可提高近1.5 dB。  相似文献   

4.
铒镱共掺光波导激光器的稳态特性   总被引:1,自引:0,他引:1  
从光波导激光器的工作理论出发,研究了铒镱共掺磷酸盐波导激光器的稳态特性。利用重叠因子简化了980 nm光抽运的铒镱共掺波导激光器四能级模型的速率-传输方程;在忽略自发辐射的情况下,利用数值模拟的方法,得到了铒镱共掺波导激光器的输出与Er3+/Yb3+离子浓度、泵浦功率、波导长度等参量之间的关系曲线。理论分析结果表明,选择合适的铒镱离子浓度是制作铒镱共掺波导激光器的关键。采用980 nm波长的泵浦光,泵浦功率为80 mW,Er3+浓度取20×1026/m3左右,Yb3+/Er3+浓度比为7~10,波导长度为20 cm左右时,可以得到最大输出光功率。  相似文献   

5.
双向掺铒光纤放大器的特性分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
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。  相似文献   

6.
掺铒光波导入大器的速率方程分析   总被引:2,自引:2,他引:0  
用重合积分的方法,分析了描述掺铒光波导放大器(EDWA)的速率方程,得到了980nm波段抽运的掺铒光波导放大器增益的隐式解析解,在此基础上得到了抽运阈值功率的解析表达式。计算了掺铒平面光波导放大器中的光场与铒掺杂浓度分布的重叠因子。讨论了铒掺杂浓度对抽运阈值功率的影响及轴运功率对增益的影响。  相似文献   

7.
掺铒光波导放大器的速率方程分析   总被引:3,自引:0,他引:3  
用重合积分的方法 ,分析了描述掺铒光波导放大器 (EDWA)的速率方程 ,得到了 980nm波段抽运的掺铒光波导放大器增益的隐式解析解 ,在此基础上得到了抽运阈值功率的解析表达式。计算了掺铒平面光波导放大器中的光场与铒掺杂浓度分布的重叠因子。讨论了铒掺杂浓度对抽运阈值功率的影响及抽运功率对增益的影响。  相似文献   

8.
高浓度镱铒共掺磷酸盐光纤放大器增益特性   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
宋峰  苏瑞渊  傅强  覃斌  田建国  张光寅 《物理学报》2005,54(11):5228-5232
在忽略高能级的自发辐射和光纤损耗的情况下,利用速率方程和传输方程理论研究了高浓度Er3+/Yb3+共掺磷酸盐玻璃光纤放大器的增益特性,讨论了Er3+浓度、Yb3+浓度、抽运光功率、信号光功率、光纤长度对放大器增益的影响,并与单掺铒光纤放大器进行了比较.由于Yb3+的敏化作用降低了铒离子的团簇效应,减少了离子间相互作用,共掺光纤的增益和效率明显高于单掺光纤.数值计算表明,3.2cm长Er3+/Yb3+共掺光纤在980nm的20dBm(100mW)抽运功率下,1532nm处的增益可达10dB. 关键词: 镱铒共掺光纤放大器 速率方程 传输方程 高浓度  相似文献   

9.
光纤参变放大器光纤长度的优化设计   总被引:1,自引:1,他引:0  
曹辉  孙军强  张新亮  黄德修 《光学学报》2004,24(8):085-1090
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。  相似文献   

10.
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.  相似文献   

11.
Yu  Zhong  Gao  Lumei  Wei  Wei  Hou  Xun 《Optical and Quantum Electronics》2004,36(4):321-330
An efficient analysis method for erbium-doped optical waveguide amplifiers (EDWA) is presented. By solving the rate equation, the propagation in EDWA is stimulated using the finite difference beam propagation method (FD-BPM). The dependence of the gain of EDWA is investigated on the waveguide length, erbium concentration, and signal and pump power. The analysis shows that considerable gain levels, 3.35 dB/cm can be achieved in 10 cm-long EDWA with an erbium concentration of 2.0 × 1026 ions/m3, signal power 1 W and pump power 100 mW at 980 nm.  相似文献   

12.
掺铒聚合物光波导放大器的数值分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
针对掺铒聚合物光波导放大器(EDWA),提出了一种基于Douglas离散格式改进的有限差光束传播法(FD-BPM)的数值计算方法。对每一传输步长结合多能级速率方程计算出EDWA中光场传输强度分布,及掺铒光波导放大器的增益传输特性。设计并研究了掺铒聚合物通道波导和Y形分束器的放大增益特性。在掺铒聚合物直波导中,Er3 浓度为9.0×1025ions·m-3,输入信号和泵浦光功率分别为1μW和2mW,其增益为1.6dB/cm;在掺铒聚合物Y形分束器中,输出信号光分束比相等,并能实现无损耗分束。  相似文献   

13.
研究大信号工作状态下的Er^3 -Yb^3 共掺磷酸盐玻璃波导放大器的增益与量子转换效率。从量子转换效率的定义出发,得出了增益、抽运光功率以及量子转换效率三者之间关系的解析表达式。通过数值求解大信号工作状态下的Er^3 -Yb^3 共掺系统的速率方程与光功率传输方程,讨论了Er^3 浓度、Yb^3 浓度、Yb^3 与Er^3 浓度比率、抽运光功率以及放大器长度等因素对量子转换效率的影响。结果表明提高Er^3 浓度与增加放大器长度均有助于提高量子转换效率,高Er^3 浓度掺杂需要相应的高Yb^3 浓度与之相匹配以减小由于高浓度Er^3 掺杂引起的上转换效应,Yb^3 浓度的提高将降低器件的量子转换效率,Yb^3 -Er^3 浓度之比取1~2较好。  相似文献   

14.
Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃(LGS-L)波导放大器设计   总被引:16,自引:3,他引:13  
就作者自行研制的Er3 + Yb3 + 共掺磷酸盐玻璃 (LGS L) ,用重叠积分方法进行放大器设计。在Er3 + 、Yb3 + 掺杂浓度分别为 1.5 1× 10 2 6ions/m3 、19.1× 10 2 6ions/m3 的情况下可获得 2 .6dB/cm的增益 ;Er3 + 掺杂浓度为2× 10 2 6ions/m3 时 ,在 4cm的器件上可获得超过 15dB的增益。此外 ,讨论了信号光和抽运光光场强度的横向分布与Er3 + 、Yb3 + 横向掺杂浓度分布之间的重叠对放大器增益的影响 ,放大器的最佳长度 ,以及在 980nm抽运下 ,Yb3 + 、Er3 + 掺杂浓度比对放大器增益的影响。  相似文献   

15.
邵公望  金国良  戴亚军 《物理学报》2009,58(4):2488-2494
在掺铒玻璃波导放大器(EDWA)的三能级速率-传输方程中,考虑两次离子交换工艺中波导掩模窗口宽度w不同所导致的抽运光、信号光模场与光强分布的不同,讨论不同w对EDWA增益特性的影响,得到光强分布的数值解.引入描述波导中抽运光和信号光的归一化光强重叠因子,对EDWA的传统近似解提出修正,得到了修正解,使其更加接近光强分布的数值解.模拟结果表明,在条波导长度为4 cm、抽运光波长为980 nm、功率为80 mW、信号光波长为1534 nm、功率为-10 dBm条件下,不同w所导致EDWA的增益差别可达297 dB.修正解的结果比传统近似解更加接近光强分布的数值解.修正解对于EDWA的理论研究、器件设计具有指导作用. 关键词: 集成光学 掺铒玻璃波导放大器 重叠积分因子 增益  相似文献   

16.
邵公望  金国良 《中国物理 B》2009,18(3):1096-1104
A general numerical tool,based on thermal diffusion equation and full-vectorial eigen-mode equation,has been presented for the systematic analysis of graded index channel waveguide fabricated by ion exchange on Er3+ doped glass.Finite difference method with full-vectorial formulation(FV-FDM) is applied to solving the full-vectorial modes of graded index channel waveguide for the first time.The coupled difference equations based on magnetic fields in FV-FDM are derived from the Taylor series expansion and accurate formulation of boundary conditions.Hybrid nature of vectorial guided modes for both pump(980 nm) and signal light(1550 nm) are demonstrated by the simulation.Results show that the fabrication parameters of ion exchange,such as channel opening width and time ratio of second step to first step in ion exchange,have large influence on the properties of waveguide.By optimizing the fabrication parameters,maintenance of monomode for signal light and improvement of the gain dynamics can be achieved in Er3+ doped waveguide amplifier(EDWA) fabricated by ion exchange technique.This theoretical model is significant for the design and fabrication of EDWA with ion exchange technique.Furthermore,a single polarization EDWA,which operates at wavelength from 1528 nm to 1541 nm for HE polarization,is numerically designed.  相似文献   

17.
采用微乳液法制备了LaF3:Er,Yb纳米颗粒,在有机-无机杂化材料中有良好的溶解性,掺杂质量比可达到50%。通过TEM观察到纳米颗粒的粒径为6~10 nm;XRD的测试结果表明材料中形成了LaF3六方晶体结构;荧光发射谱的测试表明纳米颗粒的荧光半峰全宽为79 nm;通过时间相关单光子计数法测得铒离子4I13/2能级的寿命为100μs。结合半导体工艺,制备了嵌入条形结构的平面光波导放大器,在信号光(1 550nm)功率为0.2 mW,泵浦光(980 nm)功率为188 mW的条件下,在1.9 cm的样品上得到了3.2 dB的相对增益;同时分析了散射损耗随颗粒大小的变化关系。  相似文献   

18.
Abstact Erbium-doped Y2O3 integrated optical amplifiers are designed for low-threshold operation and 3 dB amplification. The most important design parameter for minimal threshold, the erbium concentration, is found to have an optimum value of 0.35 at% for a given waveguide structure with 1.0 dB cm-1 background loss. The corresponding threshold power is 7 mW. The pump power to obtain 3 dB gain is found to be 22 mW for an amplifier with an optimum erbium concentration of 0.6 at% and 2.8 cm length. At 30 mW pump power the maximum gain is shown to be 5 dB.Designing is done using a comprehensive numerical model of an erbium-doped integrated optical amplifier. In the model two-dimensional intensity-dependent overlap integrals are used, which allow arbitrary erbium dopant profiles and waveguide crosssections. Concentration-dependent effects such as quenching and upconversion are also included in the model.Input parameters for the model are determined from measurements on an unoptimized Er: Y2O3 optical waveguide amplifier. Amplification simulations and gain measurements of the unoptimized waveguides are found to be in close agreement, providing a sound basis for the design calculations.  相似文献   

19.
Li  S.F.  Song  C.L.  Xiong  Q.J.  Ran  B. 《Optical and Quantum Electronics》2002,34(9):859-866
The gain characteristics of erbium-doped Al2O3 waveguide amplifiers are investigated by solving numerically rate equations with upconversion effects and propagation equations. We obtained the dependence of gain of erbium-doped Al2O3 waveguide amplifiers on the waveguide length, erbium concentration and pump power at different pumping wavelengths (980 and 1480 nm). The performance of amplifiers pumping at 1480 and 980 nm are compared. It is shown that 980 nm pumping has higher gain and higher pumping efficiency. The parameters of waveguide amplifiers have been optimized. A optical gain of 43 dB can be achieved for a optimum waveguide length of 8.25 cm and 5.8 × 1020 cm–3 Er concentration pumped with 100 mW at 980 nm, that is a gain of 5.2 dB/cm.  相似文献   

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