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。     

1410 nm波段分布式光纤拉曼增益放大器的研究

讨论了分布式光纤拉曼增益放大器的工作原理,采用1320nm固体激光器作为抽运源,获得了1410nm波段附近的光放大,在单模GI光纤长度为23km时,初步研究了拉曼放大器增益与光纤作用长度的关系,抽运脉冲峰值功率分别为50W、30W时,光纤的有效作用长度分别为15．5km和10.5km;研究了在不同的光纤有效作用长度时,拉曼放大器增益与抽运功率的关系;从光纤拉曼光谱图估算了光纤拉曼放大器的光谱宽度为50nm或250cm^-1。     

掺铒光波导入大器的速率方程分析

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。     

基于光纤拉曼放大的级联式全光纤1020nm光源

设计并制作了输出功率为196 mW的级联式全光纤1020 nm光源.该光源采用光纤拉曼放大器与掺镜光纤放大器级联的放大方案,实现了对低功率1020 nm种子光的放大.在光纤拉曼放大级,采用了3段不同长度的拉曼增益光纤进行了对比实验,比较了一定信号光功率和抽运光功率下拉曼增益光纤长度对光纤拉曼放大级输出功率的影响;测量了...     

高功率光子晶体光纤放大器实验研究

利用掺Yb³⁺的光子晶体光纤作为光纤放大器的增益介质,采用反向抽运方式,分别从理论和实验方面研究了不同信号的增益特性,在信号光功率为6W,抽运光功率为160W时,获得了104W的输出功率.实验发现,当抽运功率大于一定值时,放大器输出会有一定的不稳定性,并影响输出功率的进一步提高. 关键词： 光子晶体光纤 光纤放大器 反向抽运 高功率     

脉冲抽运掺镱脉冲光纤放大器理论研究

对主振荡功率放大器(MOPA)方式脉冲抽运双包层掺镱脉冲光纤放大器进行了理论研究,分析了放大中抽运脉冲、激光脉冲和拉曼斯托克斯光脉冲的相互作用过程.对增益光纤中上能级粒子数密度随抽运时间的变化进行了分析,求出了最佳抽运脉冲宽度.随着抽运功率的增加,放大过程中出现的受激拉曼效应(SRS)将抑制激光脉冲能量的增加,当采用最佳抽运功率时激光脉冲的能量可达到最大值.分析了光纤长度、纤芯直径对最佳抽运功率、激光脉冲和一级斯托克斯光脉冲的影响.结果表明,当最佳抽运功率时,采用纤芯较粗、长度较短的增益光纤,可以抑制受激拉曼效应,提高激光脉冲的能量与峰值功率.     

掺铒光波导放大器的速率方程分析

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。     

分布式反向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率分析

为了对反向抽运光纤拉曼放大器的功率转换效率进行研究,由耦合方程出发,采用龙格库塔算法和打靶法相结合的数值模拟方法,详细分析所有物理因素对反向抽运光纤拉曼放大器功率转换效率的影响。结果表明:功率转换效率先随着光纤长度增加而增加,当增加到最大值时保持数值不变;功率转换效率随着初始信号光功率、光纤拉曼增益系数、信号光损耗系数增加而增加,随着光纤有效面积、抽运光损耗系数、抽运光与信号光的频率比增加而减小;功率转换效率和初始抽运光功率呈抛物线曲线关系。所得结论对反向抽运光纤拉曼放大器功率转换效率的进一步研究以及光纤拉曼放大器的其他相关研究有重要参考意义。     

单频光纤拉曼放大器的实验研究

本文进行了1031 nm抽运光对1080 nm单频信号光的拉曼放大实验,详细研究了单频信号光种子功率、拉曼增益光纤长度、抽运方式等因素对 单频光纤拉曼放大器(SF-FRA)输出特性的影响.结果表明,在未受受激布里渊散射(SBS)因素限制时,相同抽运功率条件下,单频信号光种子功率越高,SF-FRA的效率越高;拉曼增益光纤越长,SF-FRA的效率越高;前向抽运时,SF-FRA的效率较高.实验中发现SF-FRA的拉曼放大过程对单频信号光的线宽有较小的展宽.此外,单频信号光远场干涉短曝光图像的对比度为0.814,单频信号光与SF-FRA放大光远场干涉短曝光图像可见度为0.719,表明SF-FRA对单频信号光的相干性有一定影响.实验结论可为其他特殊波长SF-FRA的设计提供一定的参考.     

镱铒共掺Al2O3光波导放大器的净增益特性

将中频磁控溅射方法沉积制备的镱铒共掺Al2O3薄膜刻蚀成矩形截面、直线通道的光波导放大器.测量了净增益与抽运功率的关系,结果表明：净增益随抽运功率近似线性增加,阈值抽运功率为18 mW;抽运功率为68 mW时,长2.24 cm 的光波导放大器净增益为8.44 dB.数值模拟结果显示,相同抽运功率下的净增益为10.6 dB.     

基于硅波导的喇曼光放大器

在硅波导上添加反向偏压的PIN结构,当波导产生受激喇曼散射时,可以将波导中双光子吸收(TPA)产生的光生自由载流子扫出波导,降低了波导的非线性损失,极大地提高了硅波导中泵浦光对信号光的喇曼增益。为了应用已经非常成熟的硅工艺,并且应用硅波导使器件小型化,根据法布里-帕罗(F-P)腔和行波放大器理论,在硅波导两端的解理面蒸镀增透膜,应用这种波导的喇曼效应设计了一种光放大器,即基于硅波导的喇曼光放大器。建立了计算放大器增益的方程,给出了不同波导长度和输入功率情况下的放大器增益,得出适当增加波导长度和泵浦光功率可以得到较高喇曼增益的结论。基于硅的光放大器有较高的饱和功率且没有泵浦源的限制,通过调整泵浦激光的波长可以放大不同波长的信号光。     

Nonlinear performances of dual-pump amplifiers in silicon waveguides

The performances of a dual-pump parametric and Raman amplification process and the wavelength conversion in silicon waveguides are investigated. By setting the Raman contribution fraction f to be 0.043 in our analytical model, the amplification gain of the probe signal can be obtained to be over 10 dB. The pump transfer noise (PTN), the quantum noise (QN), and the total noise figure (TNF) are discussed, and the TNF has a constant value of about 4 dB in the gain bandwidth. An idler signal generated during the parametric amplification (PA) process can be used to realize the wavelength conversion in wavelength division multiplexing (WDM) systems. In addition, the pump signal parameters, the generated free carrier lifetime and effective mode area (EMA) of the waveguide are analysed for the optimization of signal gain and noise characteristics.     

Nonlinear absorption and Raman gain in helium-ion-implanted silicon waveguides

We study whether helium ion implantation can reduce the carrier lifetime and thus reduce the density of two-photon-absorption-generated free carriers. Our experiments and theoretical model show that helium ion implantation into silicon waveguides can successfully reduce the free-carrier losses and allow net gain to be attained by cw-pumped stimulated Raman scattering without requiring reverse bias to remove the photogenerated free carriers.     

Giant Raman optical activity of the 128-cm-1 mode in α-quartz

The threshold intensity of stimulated Raman scattering along the c-axis in α-quartz was measured for the 128-cm^-1 optical lattice vibration as a function of pump laser polarization at T = 10 K. In a right-handed, optically active quartz crystal the Raman threshold intensity for left-handed, circularly polarized pump light was lower by a factor of about 1.5 than for right-handed, circularly polarized light. The difference in threshold intensity is discussed in terms of Raman optical activity.     

S波段宽带光纤喇曼放大器研究

在PTDS(Photonic Transmission Design Suite)仿真平台上,用3个泵浦源的RFA实现了S波段的增益平坦,同时对泵浦光与信号光,信号光与信号光,泵浦光与泵浦光之间的相互作用以及RFA的噪声特性进行了研究.     

高纯区熔单晶硅高增益光晶体管的研究

区熔单晶硅与直拉单晶硅以及其他半导体材料相比杂质含量少,少子寿命长,所以以区熔单晶硅为衬底制作的光晶体管在弱的光信号下仍然有高的增益,适宜于弱光探测.报道了以区熔单晶硅为衬底的光晶体管的实验结果.为了保持区熔高纯单晶硅内的少子寿命,背面淀积了一层掺磷多晶硅作为外吸杂层.已经测量得到对于实验中发射极直径为2mm的光晶体管在波长为0.83 μm的入射光照射下,光功率低至0.16 nW时,光晶体管的增益仍然高达4400.     

Performance analysis of dual-pump optical parametric amplifiers in silicon waveguide

Nondegenerate Four Wave Mixing (FWM) process in a silicon waveguide is influenced by two photon absorption (TPA), TPA induced free carrier absorption (FCA) besides self-phase modulation (SPM), cross-phase modulation (XPM), SRS, GVD and linear scattering losses. Influences of pump parameters of the dual-pump parametric amplifier (OPA) in the silicon waveguide on gain spectrum and noise figure are numerically investigated. Compared with single-pump configuration, dual-pump silicon OPA indicates a flat gain and noise figure. Then impact of waveguide dispersion on bandwidth and ripples for dual-pump silicon optical parametric amplifiers is discussed. Optimal pump configurations are evaluated. The results show that polarization independent net gain of silicon OPA can be achieved by using circular and orthogonally polarized pump.     

Operation of a Raman laser in bulk silicon

A Raman laser based on a bulk silicon single crystal with 1.127 μm emission wavelength is demonstrated. The Si crystal with 30 mm length was placed into an external cavity and pumped by a Q-switched Nd:YAG master oscillator power amplifier system. Strong defocusing of the pump and Raman laser beam by free carriers was compensated by an intracavity lens. Raman laser operation with a pulse duration of 2.5 ns was identified by a Raman laser threshold significantly lower than the single-pass stimulated Raman-scattering threshold. Linear absorption losses of the 1.06415 μm pump radiation are strongly reduced by cooling the Si crystal to a temperature of 10 K.