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。     

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.     

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.     

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。     

掺铒光纤激光放大的实验研究

使用自行研制的掺铒光纤维进行了光纤激光放大实验.以Ar~+激光作泵浦,在1.52 μm波长上实现了光放大,增益达10dB以上.绘出了有关掺铒光纤及其光放大的若干实验数据.     

Gain characteristics and optimization of dual-pump fiber optical parametric amplifier using two-section highly nonlinear fibers

In this paper the gain characteristics of two-pump fiber optical parametric amplifiers (FOPA) with two-section highly nonlinear fibers are analyzed numerically and the parameters of the fibers are optimized to reach broad and flat gain spectra using genetic algorithm. Different from the previous methods, here the space between two pump wavelengths and the parameter β₄ of the fibers are included as a pivotal factor in the optimization. The numerical simulation shows that using two-section practical high nonlinear fibers, the amplifier may reach 110 nm bandwidth covering 1495–1605 nm with 10.5 dB average gain and gain ripple of 0.17 dB, when the total pump power is 1 W.     

双包层掺染料聚合物光纤放大器的增益性能分析

双包层聚合物光纤放大器可以减小染料的热漂白,使用速率方程的方法,给出了一个能够全面描述双包层掺染料聚合物光纤放大器增益性能的模型,模型既考虑了染料三重态能级对速率方程的影响,又考虑了双包层结构对泵浦光的影响,可以在稳态的情况下计算放大器的各种增益性能指标.     

双抽运光纤光参变放大的全光多波长变换与码型转换

利用强度调制的数据信号光作为一路抽运光,与另一路直流或者正弦强度调制抽运光组合可以在双抽运光纤光参变放大过程中实现全光多波长变换或者在全光多波长变换的同时实现码型转换.理论上,从信号增益的角度分析了波长转换与码型转换的原理.实验上演示了2.5Gb/s的非归零(NRZ)码信号的全光多波长转换与到归零(RZ)码信号的转换.多波长转换实验表明:双抽运条件下的光参变过程可以实现多波长转换并得到正、反码的输出,还同时对信号有一定的再生作用.码型转换后信号的占空比为30%,消光比也得到提高.     

Remotely Pumped Hybrid Amplifiers for Extended Bidirectional Passive Optical Networks

In this contribution, we optimize design parameters of hybrid optical amplifiers utilizing distributed Raman amplification in transmission fiber and gain of discrete, remotely pumped erbium-doped fiber amplifier (EDFA) for wideband, bidirectional operation in metropolitan area networks (MAN). The design is based on an application of a numerical model, which takes into account pump-to-pump and signal-to-signal interactions and generation of amplified spontaneous emission in the Raman amplifier and solves the standard rate-propagation equations in an erbium-doped fiber (EDF). We predict 12 dB gain across 72 nm of optical bandwidth with gain ripple better than 10%. The recently proposed serial topology of EDFA is considered; this enables the wideband, bidirectional operation of a hybrid amplifier with only two pump laser diodes emitting in the 1430 and 1480 nm bands.     

一种增益平坦的光子晶体拉曼光纤放大器

为解决传统拉曼放大器增益系数低和增益不平坦的问题,采用级联光子晶体光纤的设计方法设计了一种增益平坦的拉曼光纤放大器.采用受激拉曼散射效应的稳态分析理论,分析了光子晶体光纤的拉曼增益谱,建立了拉曼放大器的理论模型.通过解耦合方程,推导了实现增益平坦的约束条件,发现光纤长度和泵浦功率是影响拉曼光纤放大器增益平坦度的两个参数.仿真结果表明,在1 508～1 544 nm的带宽范围内,实现了一个增益高达21 dB,增益平坦度仅为0.14 dB的光子晶体拉曼光纤放大器,可在光纤通信系统应用中发挥重要作用.     

液芯光纤中基于多线抽运调制的带宽可控平顶布里渊增益谱

提出在CS₂/CCl₄混合介质液芯光纤中利用多线抽运调制 技术实现带宽可控平顶布里渊增益谱的方法, 理论研究了抽运光谱线间距、谱线强度和芯液介质混合比对布里渊增益谱的影响, 得到了带宽可控平顶增益谱的条件. 结果表明, 采用一个强度或相位调制器, 基于单频和多频调制技术产生2–9条抽运光谱线, 通过控制谱线间距和各谱线强度比, 并改变CS₂体积分数, 获得了增益带宽在50 MHz–2 GHz 范围内可控的平顶增益谱. 该方法操作简便、带宽调控范围大, 可用于高增益低畸变布里渊放大, 满足微弱光信号探测和慢光系统的应用需求. 关键词： 受激布里渊散射 布里渊增益谱 多线抽运调制 液芯光纤     

Simultaneous Compensation of Dispersion and Losses using Er-Doped Double-Core Optical Fiber

The Er-doped double-core dispersion compensating fiber (EDDCF) has been fabricated using modified chemical vapor deposition (MCVD) technique. We have obtained 14 dB gain at 1550 nm (using a diode laser of 980 nm wavelength which provides 100 mW of pump power) with dispersion of about −165 ps/km nm. It is useful for the optical fiber network where amplification as well as negative dispersion is necessary. We are the first to report the experimental realization and characterization of the EDDCF.     

铋基掺铒光纤放大器中放大自发辐射处理研究

分别设计了一个带光隔离器和一个带光环形器的复合型宽带铋基掺铒光纤放大器(Bi-EDFA),理论上研究了Bi-EDFA中对于后向传输放大自发辐射(ASE)的处理对放大器性能的影响。研究表明,在C+L波段多波长信号同时输入情形下,通过在铋基掺铒光纤中插入一个光隔离器抑制后向传输的ASE,可以提高放大器各波长信号增益,降低噪声系数。利用一个光环形器引导后向传输的ASE去泵浦一段未抽运的低掺杂铋基掺铒光纤,可以显著地提高放大器长波段信号增益,而噪声系数只是略有增加,理论研究与报道的实验结果达到了比较好的一致。研究结果对于新型宽带Bi-EDFA的设计和应用具有一定实际指导意义。     

在同种光纤中实现RFA增益平坦化的方法

提出了一种新的光纤拉曼放大器设计方法:在同一种光纤内运用不同波长的泵浦光源达到前增益后补偿的目的,最终实现在放大器输出端信号光增益谱平坦化。通过对拉曼增益谱前后沿做线性化处理,化简稳态SRS耦合波方程的解析解,最终在输出端得到了一个固定的功率输出值。模拟结果表明:所设计的放大器具有增益平坦度好、增益高的优点,且设计方法简单。该方案为增益平坦化的拉曼光纤放大器设计提供了一种新的思路。     

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。     

拉曼光纤放大器增益谱特性研究

分析了影响拉曼光纤放大器增益谱的几个因素。在四抽运激光器抽运时，模拟了多抽运激光器抽运时的拉曼增益谱特性。实验中，采用增益平坦滤波器和功率分配两种方法实现增益谱平坦，指出了功率分配方法的优势。     

饱和放大情形下光纤参量放大器的增益和带宽特性研究

利用龙格库塔法数值求解非线性耦合方程,研究了单抽运光纤参量放大器在增益饱和区的增益谱特性.通过比较考虑抽运光损耗与忽略抽运光损耗增益谱的差别,分析了抽运光损耗对增益谱的影响.此外,给出了在饱和放大区,信号光的增益谱与光纤长度、输入信号光功率、抽运光波长与零色散波长偏离之间的关系.发现在饱和放大区,增益的整体水平有所下降,增益谱的可用带宽相对于小信号放大有所减少,增益谱在可用带宽范围内出现了旁瓣.这些结果将对工作在饱和放大区的单抽运光参量放大器的设计提供有益的帮助.     

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。     

High gain L-band erbium-doped fiber amplifier with two-stage double-pass configuration

An experiment on gain enhancement in the long wavelength band erbium-doped fiber amplifier (L-band EDFA) is demonstrated using dual forward pumping scheme in double-pass system. Compared to a single-stage single-pass scheme, the small signal gain for 1580 nm signal can be improved by 13.5 dB. However, a noise figure penalty of 2.9 dB was obtained due to the backward C-band ASE from second stage and the already amplified signal from the first pass that extracting energy from the forward C-band ASE. The maximum gain improvement of 13.7 dB was obtained at a signal wavelength of 1588 nm while signal and total pump powers were fixed at -30 dBm and 92 mW, respectively.     

光子晶体光纤放大器增益特性的实验研究

 采用掺Yb³⁺双包层光子晶体光纤作为放大器的增益介质,在双端泵浦方式下,理论并实验研究了不同信号光时放大器的增益特性。在双端泵浦方式下,泵浦总功率为150.2 W、信号光功率为6 W时,获得了72 W的功率输出,斜率效率达到了60%。实验发现当泵浦总功率超过一定值时,由光纤端面反射形成的振荡腔引起放大器寄生振荡,并由于各种非线性效应出现了自脉动现象,影响了输出功率的进一步提高。