Multiple-Output Fiber-Ring Lasers and Amplifiers in a Hybrid CATV and ADSL Broadcasting Optical Fiber Communication System

In this article we propose two kinds of new fiber ring structure with a semiconductor optical amplifier. The first structure is a one-fiber-ring amplifier with an 8 × 8 fiber coupler and a semiconductor optical amplifier (SOA). The second fiber ring structure is a two-fiber-ring laser including an 8 × 8 fiber coupler, a 2 × 2 E/O modulator, and an SOA. The 14-output spectra of the fiber laser are measured. The gain coefficients of each port of the multiple-output-fiber-ring amplifiers are also measured. We apply these two kinds of fiber ring structures in a hybrid CATV and ADSL broadcasting optical fiber communication system. This application can develop a broadcasting system with large coverage area without using many laser diodes and optical amplifiers. The performance of such a system is also analyzed in this article.     

采用光纤拉曼放大改善1550 nm外调制有线电视系统的组合二阶失真指标

为克服长距离光纤有线电视（CATV）系统中采用高增益掺铒光纤放大器（EDFA）所带来的非线性损伤．对在残留边带调幅（AM—VSB）外调制光纤有线电视系统中采用光纤分布拉曼放大时的组合二阶失真（CSO）进行了,理论研究。根据拉曼放大对信号光强的增益作用。导出了分布拉曼放大条件下的薛定谔方程。并采用微扰法解出了存在拉曼分布放大时,残留边带调幅外调制有线电视系统中．自相位调制（SPM）导致的组合二阶失真的解析表达式。相应数值计算结果表明．相对于采用掺铒光纤放大器功放．采用相同放大倍数的分布托曼放大可使长距离系统中自相位调制导致的组合二阶失真性能改善10dB以上。因此可以得出结论：在长距离残留边带调幅凋制的有线电视系统中,采用分布式光纤拉曼放大可以较好地改善由自相位调制导致的组合二阶失真恶化。     

啁啾光纤光栅在光纤通信系统中的色散补偿

报道一个简单而新颖的、能将均匀光栅改变为线性啁啾光栅的方法,此方法可对光纤光栅的喃啾度和中心波长进行独立调节,实验表明,一长为１０ｃｍ的均匀光栅其啁啾度可增加至０．５ｎｍ／ｃｍ,而中心波长独立可调量达０．７ｎｍ利用这样的可调啁啾光栅在标准单模光纤（Ｇ６５２）中对一脉宽为２５ｐｓ的输入信号在１５５０ｎｍ窗口传输,成功地实现１００ｋｍ的色散补偿。     

掺铒光纤激光放大的研究

本文研究了描述掺铒光纤激光放大的速率方程解,分析了光纤中几种场分布和铒离子横向分布时的解析解,并进行了数值计算.得到了任意信号强度(包括大信号)时的增益以及影响信号增益的主要参数,利用532nm激光泵浦掺铒光纤,得到信号的最大增益为29.5dB.     

Semiconductor Optical Amplifier (SOA)-Fiber Ring Laser for Sensor Application

A bi-directional fiber ring laser with a semiconductor optical amplifier has been developed in which a frequency difference between the counter-propagating oscillations is controlled by an introduced birefringent medium. With the material which causes the retardation change by a physical phenomenon to be measured, the laser in this study is applicable to a novel fiber sensor of which the sensing signal is obtained in a frequency domain.     

Fiber to the Classrooms: Internet over Fiber Optical CATV System

This study proposed and demonstrated a directly modulated NTSC AM-VSB 77-channel plus Internet access system using a Fabry-Perot (FP) laser diode, an optical isolator, fiber Bragg grating (FBG), wavelength-division-multiplexing (WDM), channel conversion and two-way communication techniques over an existing multimode fiber (MMF) on the author’s campus. Performances of carrier-to-noise ratio (CNR) of >43dB composite second order (CSO) of >53dB and composite triple beat (CTB) of >53dB were obtained over a 2-km MMF transmission. The proposed two-way communication system is simple and suitable for fiber to the classrooms application.     

基于SOA的环形腔激光器在全光信号处理中的应用

半导体光放大器（SOA）因其具有良好的光光互作用特性,包括交叉增益调制、交叉相位调制、交叉偏振调制以及四波混频等,在全光信号处理技术中已经获得了广泛的应用。利用SOA与光纤反馈可构成环形腔激光器S_FRL。在S—FRL中将SOA的光一光互作用特性与反馈条件相结合,可以改变孓FRI．的起振、抑制、选频等多种状态,从而构成不同功能的全光信号处理器件。在分析S—FRL激光振荡原理的基础上,提出了双环耦合的S-FRL,并以此为基础构成一种双环耦合的双稳态触发器,进而构成一种同步脉冲展宽器;还提出了一种级联的S-FRL,由此构成一种基于负逻辑的全光判决器。     

用于光纤拉曼放大器抽运源的单级光纤拉曼激光器

抽运光源是光纤拉曼放大器应用于密集波分复用系统的关键技术,设计了一种紧凑型的808nm激光二极管抽运的基于钒酸钇（Nd^3＋：YVO4）晶体1342nm固体激光器模块,提出利用上述1342nm固体激光器抽运基于光纤光栅的单级全光纤型拉曼谐振器获得1．4μm激光输出的光纤拉曼激光器,分析了固体激光器的阈值特性、性能优化方法和单级光纤拉曼谐振器的设计方法。上述1342nm固体激光器模块在抽运功率2W时获得了最大655mW的激光输出功率和42．6％的斜率效率,单级拉曼谐振器的1342nm到1．4μm光功率转换斜率效率达75％,在1425nm、1438nm、1455nm和1490nm处的输出功率达到300mW以上。最后给出基于1．4μm光纤拉曼激光器抽运的宽带平坦放大的光纤拉曼放大器的结构参量和性能测试结果。     

Study on Control of Bias Point Drifting in Optical Fiber CATV Externally Modulated Transmitters

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＣｕｒｅｎｔｌｙｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｏｐｔｉｃａｌＣＡＴＶｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ.ＴｈｅｒｅａｒｅｔｗｏｔｙｐｅｓｏｆｏｐｔｉｃａｌＣＡＴＶｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒｓ:ｄｉｒｅｃｔｌｙｍｏｄｕｌａｔｅｄａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｌｙｍｏｄｕｌａｔｅｄ .Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｐｔｉｃａｌｐｏｗｅｒ,ｏｐｔｉｃａｌｌｉｎｋｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃａｎｉｍｐａｉｒｔｒａｎ…     

半导体光放大光纤环形激光器的偏振混沌与相干性

研究了基于半导体光放大器(SOA)的光纤环形激光器的偏振混沌光的特性及其相干性。实验采集激光器的输出功率和偏振度,得到了基于半导体光放大器的光纤环形激光器的输出从自发辐射到受激辐射、再到偏振态混沌激光辐射的演化过程。利用马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪验证了混沌激光的相干性,并发现混沌干涉只有零级。测量不同光程差时干涉仪的输出功率,计算相应的干涉条纹可见度,进一步算得混沌激光的相干时间约为40 ps。这一结果与根据光谱计算的该混沌激光的相干时间43 ps基本一致。实验还测得该混沌激光的相干性与半导体光放大器的电流无关。并指出了混沌激光相干应用于低相干光源探测领域的灵敏度和分辨力优势。     

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。     

Analysis of the Crosstalk in WDM Systems Caused by Cross-phase Modulation in Erbium-doped Fiber Amplifiers

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｃｒｏｓｓ ｐｈａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ (ＸＰＭ )ｈａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ(ＷＤＭ )ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ[1,2 ] .ＩｔｃａｕｓｅｓｃｒｏｓｓｔａｌｋｂｅｔｗｅｅｎｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇｃｈａｎｎｅｌｓｉｎＷＤＭｓｙｓｔｅｍｓａｎｄｉｓｂｅｌｉｅｖｅｄｔｏｂｅａｓｉｇｎ…     

Linewidth of Semiconductor-Optical Fiber Ring External Cavity Laser with Tunable Optical Fiber F-P Cavity

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＮａｒｏｗｌｉｎｅｗｉｄｔｈｔｕｎａｂｌｅｓｉｎｇｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｌａｓｅｒｓａｒｅｎｅｄｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｃｏｈｅｒｅｎｔｄｅ...     

光纤放大器中的自相似抛物脉冲

本文研究在含有增益色散、增益饱和、三阶色散、自频移、自陡峭等效应的光纤放大器中自相似抛物脉冲的产生和传输。结果表明,在渐近约束条件下,自相似脉冲的中心区域可用倒置的抛物脉冲来描绘,并且它的有效脉宽和功率都是线性增长的,而峰值振幅和频谱宽度保持常量。数值模拟结果与理论预期符合的非常好,这表明:在光纤放大器中,在适当的条件下初始输入脉冲可自相似地演化为抛物脉冲。     

有线电视系统中行波式半导体激光放大器功率特性研究

根据行波式半导体激光放大器的特点，可用输入功率的台劳级数表示放大器的输出功率，只求出级数各阶导数就可以方便地计算在多路有线电视系统中放大器引起的失真。文中出放大器的速率方程组的解，并在此基础上导出理想放大器的前三阶导数的解析表达式。     

光子晶体光纤及其在光通信中的应用

简述三类光子晶体光纤(Photonic crystal fibers,PCF)的结构、导光机制及特性,介绍了PCF的研究现状和在光通信中的应用,并探讨了PCF的应用前景。     

间隔可调多波长光纤激光器的实验研究

半导体光放大器(SOA)的非均匀加宽特性对产生多波长激光非常有利。本文对两段式立奥-萨尼亚克(Lyot-Sagnac)滤波器进行了详细的理论分析,实现了一种基于半导体光放大器的新型多波长光纤激光器。它利用立奥-萨尼亚克滤波器的波长选择性,在室温下得到了约18个具有30 dB信噪比的多波长激光输出。波长范围1556~1577 nm。通过调节立奥-萨尼亚克环内的偏振控制器,多波长激光的波长间隔可在两种国际电信联盟(ITU)标准波长间隔(0.4 nm和0.8 nm)间选择。这种构型的光纤激光器具有稳定性好、波长间隔可控、信噪比高等优点。     

强脉冲信号在光纤参变放大器中的放大特性研究

考虑到抽运损耗、走离、色散和非线性等效应,用分步傅里叶方法求解耦合的非线性薛定谔方程组,就强脉冲信号在连续光抽运光纤参变放大器中的放大情况进行了理论研究。研究结果表明,强脉冲信号除经历振幅放大,脉冲时域展宽等过程外,还会发生令人感兴趣的脉冲分裂现象,即一个脉冲信号分裂为两个子脉冲。而且即使在连续光抽运的情况下,走离效应对强脉冲信号的放大也产生了显著影响,即促使两个子脉冲振幅不等以及脉冲漂移。最后,强脉冲信号独特的放大特性用光纤参变放大器的饱和增益特性做了很好的解释,并指出脉冲分裂现象在信号抽样、脉冲压缩、光时分复用系统中有潜在用途。     

调制不稳定性对级联放大光纤传输系统信噪比的影响

在考虑光纤损耗和级联放大器的情况下，推导了调制不稳定性的产生条件和增益的普适解析表达式，分析了调制不稳定性对信噪比的影响，给出了一个新的计算信噪比的表达式。     

强反馈光纤光栅外腔半导体激光器

在理论上对强外腔反馈情形的半导体激光器线宽压窄效应进行了分析，对消反膜剩余反射率，外腔反射率，外腔腔长对线宽压缩的影响进行了研究，在实验上采用光纤光栅作为反馈元件，与一端镀有消反膜的１．５μｍ波段的常规多纵模交导体激光器耦合，构成强反馈光纤光栅外腔半导体激光器，得到单频窄线宽的激光输出，静态下边模抑制比大于３０ｄＢ，线宽小于１２０ｋＨｚ。