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.     

基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布喇格光栅传感系统

提出了一种通过提高长距离光纤布喇格光栅传感系统容量,从而实现多传感点参量测量的新方法.采用时分复用、窄波长范围扫描激光方式,将多个中心波长相近的低反射率光纤布喇格光栅放置于系统的不同位置,构成准分布式光纤传感系统,实现了多个传感点参量的同时测量.同时提出了采用掺铒光纤和喇曼混合放大方法来延长传感距离.在系统的中间加入一个喇曼泵浦进行喇曼放大以此补偿光纤布喇格光栅反射的信号,系统末端的掺铒光纤利用前面喇曼泵浦剩余的泵浦功率产生自发辐射光并放大传感信号,使得整个系统的传感距离延长.实验证实:将三只中心波长均在1580nm附近,反射率均小于4%的光纤布喇格光栅,分别放置在系统的不同位置,在200km处获得了15dB的信噪比,反射信号明显;并且在200km处的静态应变和温度实验中,线性度均达到了0.999以上.     

基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布喇格光栅传感系统

提出了一种通过提高长距离光纤布喇格光栅传感系统容量,从而实现多传感点参量测量的新方法.采用时分复用、窄波长范围扫描激光方式,将多个中心波长相近的低反射率光纤布喇格光栅放置于系统的不同位置,构成准分布式光纤传感系统,实现了多个传感点参量的同时测量.同时提出了采用掺铒光纤和喇曼混合放大方法来延长传感距离.在系统的中间加入一个喇曼泵浦进行喇曼放大以此补偿光纤布喇格光栅反射的信号,系统末端的掺铒光纤利用前面喇曼泵浦剩余的泵浦功率产生自发辐射光并放大传感信号,使得整个系统的传感距离延长.实验证实：将三只中心波长均在1 580 nm附近,反射率均小于4%的光纤布喇格光栅,分别放置在系统的不同位置,在200 km处获得了15 dB的信噪比,反射信号明显|并且在200 km处的静态应变和温度实验中,线性度均达到了0.999以上.     

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.     

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.     

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。     

光纤布喇格光栅作为增益均衡器的掺铒光纤EDFA放大器

采用平均反转率模型分析了带光纤布喇格光栅的增益平坦掺铒光纤放大器,其输出增益可由一组耦合超越方程描述,而非耦合微分方程,同时讨论了用于增益平坦的布喇格光栅的最佳位置设计作为增益建模和最佳设计实例,对于输入功率0.5mW位于1545～1552nm的8个波长信道,得到的输出增益不平坦度小于0.05dB.最后还证实了布喇格光栅作为增益均衡器具有高输出功率和功率转换效率的优越性.     

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.     

喇曼光纤放大器结构对性能的影响

详细分析了拉曼光纤放大器的结构对性能的影响.基于受激喇曼散射效应中泵浦光与信号光之间相互作用的常微分方程,进行了数值模拟.模拟结果表明,喇曼光纤放大器结构对性能有着非常大的影响作用.后向泵浦结构,输出信号的光功率相对高于前向泵浦输出信号的光功率.当不考虑泵浦波动时,前向泵浦结构输出信号的信噪比高于后向输出信号的信噪比.在任何一种泵浦结构中都可获得高于41dB信噪比.设计了一种后向泵浦、增益平坦的放大器.该放大器可以实现90km、40×10Gbit/s复用信号的无损传输,增益波动小于1.2dB.     

F-P腔喇曼光纤激光器的实验研究

近年来,随着社会信息传输量的急剧增加,人们对喇曼光纤放大器的研究越来越重视,因为它可放大掺铒光纤放大器所不能放大的波段．由于喇曼光纤放大器基于受激喇曼散射效应,一般具有较高的泵浦阈值,需要较大功率的泵浦源．目前较为适用的泵浦方法有两种：采用多个半导体耦合复用和利     

Long-distance fiber Bragg grating sensor system with a high optical signal-to-noise ratio based on a tunable fiber ring laser configuration

A novel tunable fiber ring laser configuration with a combination of bidirectional Raman amplification and dual erbium-doped fiber (EDF) amplification is proposed for realizing high optical signal-to-noise ratio (SNR), long-distance, quasi-distributed fiber Bragg grating (FBG) sensing systems with large capacities and low cost. The hybrid Raman-EDF amplification configuration arranged in the ring laser can enhance the optical SNR of FBG sensor signals significantly owing to the good combination of the high gain of the erbium-doped fiber amplifier (EDFA) and the low noise of the Raman amplification. Such a sensing system can support a large number of FBG sensors because of the use of a tunable fiber Fabry-Perot filter located within the ring laser and spatial division multiplexing for expansion of sensor channels. Experimental results show that an excellent optical SNR of approximately 60 dB has been achieved for a 50 km transmission distance with a low Raman pump power of approximately 170 mW at a wavelength of 1455 nm and a low EDFA pump power of approximately 40 mW at a wavelength of 980 nm, which is the highest optical SNR achieved so far for a 50 km long FBG sensor system, to our knowledge.     

基于拉曼组合放大的长距离光纤传输系统

本文改进了一种实现长距离自适应补偿光纤传输的方法.在利用光纤光栅形成的谐振腔产生激光对信号光进行拉曼放大的基础上,再利用双抽运光对信号光进行拉曼放大,从而获得更高的拉曼增益以实现更长距离的自适应补偿光纤传输.使实验自适应补偿传输距离达125km(为目前国际上已报道的最长自适应补偿光纤传输距离).实验测量并理论分析了该长距离光纤传输系统的开关增益、放大的自发辐射噪声、噪声指数和光功率分布的特性,实验结果与理论模型符合很好.     

低泵浦功率的遥泵放大在超长跨距密集波分复用系统中的应用

针对长跨距密集波分复用系统中喇曼放大入纤泵浦功率过大的问题,将遥泵放大器（RP-EDFA）引入到系统中,通过对共纤RP-EDFA的噪音性能及其优化设计的研究,在理论上计算比较了RP-EDFA系统和后向喇曼放大系统在不同泵浦功率水平下的光信噪比和非线性相移,表明遥泵放大技术有效降低了入纤泵浦的功率水平,更适合长跨距应用.运用遥泵放大技术,对一个典型的长跨距系统进行系统Q值的模拟,结果表明：在 220 mW泵浦功率水平下可以实现跨距为 167 km的40×11.6 Gbit/s系统1000 km传输,Q值裕量4.4 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.     

大功率激光单模光纤远距离传输的注入光纤光功率限值分析

对于大功率激光单模光纤远距离传输, 采用传统的受激拉曼散射(SRS)阈值作为注入光纤激光功率值取值过大。本文对单模光纤远距离传输过程中泵浦光和拉曼斯托克斯光(Stokes)光功率随注入光纤激光功率的变化进行仿真与理论分析。根据光纤中SRS产生的机理, 提出以拉曼Stokes光在单模光纤中传输的光功率变化曲线曲率极大值点对应的注入激光功率为限值, 对注入单模光纤光功率限值随着光纤长度变化进行仿真, 通过曲线拟合得出注入单模光纤激光功率限值公式, 并搭建实验系统进行验证。结果表明, 提出的注入单模光纤激光功率限值适用于大功率激光远距离单模光纤传输。     

Long-distance fiber sensor system based on the second-order Raman pump and amplification

We demonstrate a novel technique to realize a long-distance fiber sensor system based on the second-order Raman pump and amplification. With the second-order Raman pump and amplification, a gain spectrum around 1582-nm is achieved. It serves as not only the optical source for the remote fiber sensor but also the filter to intensity modulated the wavelength shift of the fiber sensor. A long-distance fiber strain sensor system is demonstrated by adopting a fiber Fabry?CPérot sensor. Experimental results show that the wavelength shift of the sensor in response to the strain is simultaneously intensity modulated by the steep slope with a high sensitivity, while it is temperature insensitive. With the side gain spectrum served as a quasi-linear filter, the sensor can also be quasi-linearly intensity-modulated.     

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.