组合光纤中受激拉曼散射和四波混频研究

在抽运光和耦合条件不变的情况下,研究了熔接组合的非零色散位移单模光纤(NZDSF)和标准单模光纤(SMF)中的受激拉曼散射(SRS)和四波混频(FWM)产生和传输特征。采用532 nm脉冲激光抽运NZDSF,从20 m处开始产生以LP₀₁模传输的SRS第一级Stokes光;紧接着在30 m处产生了FWM,SRS受到FWM抑制,传输模式逐渐转化为LP₁₁模;经过80 m处熔接点后,由于熔接处双锥光纤结构使光场模式互相干涉,光波模式恢复为LP₀₁模,FWM受到抑制。该现象和机理有利于抑制密集波分复用(DWDM)系统中光学非线性失真和促进光孤子通信系统的发展。     

基于半导体光放大器的平行双泵浦四波混频研究

本文对基于半导体光放大器(SOA)的平行双泵浦四波混频(DP-FWM)建立了一种新的理论分析模型.文中给出了数值计算结果和实验结果.     

单模光纤中的四波混频

四波混频(FWM)是石英光纤中的一种重要的非线性光波相互作用,在频分复用(FDM)和波分复用(WDM)光纤通信系统中,四波混频引起的信道间的串话和白噪音远远大于受激喇曼(SRS)串扰,并且四波混频(FWM)能够有效地产生新频率光波,因而受到极大关注;本文详细分析了在CW泵浦下单色光在石英单模光纤中的四波混频。推导出四波混频新光波的功率的解析式,其中考虑了泵浦波的自相位调制(SPM)和交叉相位调制(CPM)对四波混频光波功率的影响,并对其进行了数值模拟。     

四波混频在长距离相干光纤传输中的影响

本文研究光纤非线性现象之一的四波混频对长距离相干多路光纤传输系统的影响.通过对一条长度为550km,采用9个掺铒光纤放大器的频分复用系统的实验,清楚地观察到了四波混频这一光纤非线性.实验的结果符合对四波混频的理论分析与计算.结果表明:对信息容量在每秒10~9bit数量级,采用常规的不归零码作信号方式的多路传输,光纤中的四波混频现象将严重地影响其传输性能.     

半导体光放大器中非简并四波混频效应的理论分析

对半导体光放大器有源区中的非简并四波混频(NDFWM)过程的几种主要物理机制进行了理论分析与数值计算.由载流子速率方程、密度矩阵方程及非线性波动方程出发,分别考虑产生NDFWM效应的三个主要的物理过程：载流子浓度调制(CDP),载流子热效应(CH)及光谱烧孔效应(SHB),理论推导得其各自相应的非线性耦合波方程组,并将三种物理机制对NDFWM的贡献进行了比较,同时还讨论了线宽增强因子对NDFWM的转换效率的影响. 关键词：     

光子晶体光纤中高效的反斯托克斯信号产生

基于四波混频的反斯托克斯变换, 被广泛应用于短波辐射高分辨率成像以及直接激发分子的电子跃迁等方面. 为了实现更加高效的反斯托克斯变换, 利用中心波长为810 nm脉冲宽度为120 fs的钛蓝宝石(Ti: sapphire)飞秒激光器作为抽运光源, 在长度为0.5 m和3 m的光子晶体光纤中分别实现了高阶模和基膜的简并四波混频. 实验中, 采用的光子晶体光纤的零色散波长在820 nm附近. 在基模相位匹配条件下, 在560 nm附近实现了高效地反斯托克斯信号的产生, 反斯托克斯信号与残余抽运信号的最大功率比为33:1; 反斯托克斯信号和斯托克斯信号的最大功率比25:1; 反斯托克斯信号最大功率转换效率P_a/P_p0为34%. 抽运波长从790 nm逐渐增加到810 nm过程中, 在长为3 m的光子晶体光纤中相位从不匹配状态转化为高阶模匹配状态后, 再转化为基模匹配状态. 通过实验研究得出了相位匹配程度随抽运功率、波长和光纤长度的变化规律, 同时分析了造成理论计算与实验结果存在差异的主要因素. 本文为研究在光子晶体光纤基模中实现相位匹配和产生高效反斯托克斯信号提供了理论和实验依据.     

基于光纤四波混频效应的新型组播方法

组播是波长路由光通信网络中的一项重要功能.提出并实验实现了基于高非线性光纤四波混频效应的全光组播方法,将一束载有数据的输入信号光和一束抽运光一起入射到一段高非线性光纤中,通过两个简并四波混频过程产生了两个携带该数据信息的闲频光,从而实现了单一信号的两信道组播,同时抽运光也会受到数据信息的调制.该方法的优点在于组播的实现只需要单一的抽运光源,而不需要再提供其他输入光,结构简单,组播光信号功率均匀、波长可调,并且具有进一步增加组播信道的能力. 关键词： 组播 四波混频 高非线性光纤     

微结构光纤次芯中的四波混频过程

利用Ti:sapphire飞秒激光脉冲在微结构光纤包层的次芯中通过参量四波混频效应获得480—550nm的反斯托克斯波,转换效率可高达28%. 通过改变输入光的偏振方向可以调节反斯托克斯波的中心波长. 理论模拟了飞秒激光在次芯中的模式特性和色散特性,较好地解释了实验结果. 关键词： 微结构光纤 飞秒激光脉冲 参量四波混频过程     

基于四波混频的光纤非线性系数测量方法

为解决四波混频法测量光纤非线性系数未考虑泵浦消耗而导致结果不准确的问题,提出了一种在简并四波混频情况下测量非线性系数的方法.根据光纤中简并的四波混频理论,推导出了考虑泵浦消耗和光纤损耗的椭圆方程.通过设定数值计算所需的各个参量并利用简单的数学方法分析了计入泵浦消耗、光纤损耗的必要性,得到被测光纤的非线性系数,与Optisystem的仿真结果一致.研究表明,这种改进的测量方法不但适用于小信号情形下的四波混频过程,还可以应用于出现参量饱和现象的场合,为进一步设计光纤2R再生器件提供了重要依据.     

Theoretical Analysis of Rayleigh Backscattering Noise in Fiber Raman Amplifiers

In this paper, a new theoretical model for Rayleigh backscattering （RB） analysis of fiber Raman amplifiers is proposed. The model includes all the interactions among the pumps, signals, and all orders of RB. The results show that the higher order RB has a negligible influence on the performance of the amplifier. The co-propagating and counterpropagating RB power of the signal grow quadratically with the net-gain of the amplifier. The signal to double Rayleigh backscattering noise ratio （OSNRDRB ） of backward-pumped FRAs is better than that of the forward-pumped ones at high net-gain level （〉 13 dB）, while at low net-gain level the OSNRDRB of the forward-pumped FRAs is slightly better than that of the backward-pumped ones.     

Theoretical Analysis of Rayleigh Backscattering Noise in Fiber Raman Amplifiers

In this paper, a new theoretical model for Rayleigh backscattering (RB) analysis of fiber Raman amplifiers is proposed. The model includes all the interactions among the pumps, signals, and all orders of RB. The results show that the higher order RB has a negligible influence on the performance of the amplifier. The co-propagating and counterpropagating RB power of the signal grow quadratically with the net-gain of the amplifier. The signal to double Rayleigh backscattering noise ratio (OSNRDRB ) of backward-pumped FRAs is better than that of the forward-pumped ones at high net-gain level (＞ 13 dB), while at low net-gain level the OSNRDrb of the forward-pumped FRAs is slightly better than that of the backward-pumped ones.     

光纤拉曼放大器中双重瑞利背向散射噪声的抑制

研究了光纤拉曼放大器中双重瑞利散射噪声的特性，提出了在考虑拉曼光放大作用时，双重量早散射噪声的表达式。给出了在加入隔离器进入抑制后，双重量早散射噪声的计算方法，并进行了模拟分析，得出了旋转隔离器的最佳位置。     

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.     

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。     

分布式拉曼光纤放大器动态增益控制研究

介绍了动态增益控制的必要性，对动态拉曼传输方程进行了简化，并将其以矩阵形式表示，从而减少了方程的数量，提高了计算速度。由拉曼传输耦合方程推出一种适用于分布式拉曼放大器实时控制的自动控制算法。考虑工程需要，该算法忽略了噪声功率、泵浦间的受激拉曼效应，以及信号和泵浦间受激拉曼效应对泵浦功率的损耗。结果表明该算法能够达到快速抑制输入信号功率突变引起的输出功率／增益波动的目的。     

单模光纤中四波混频的自诱导相位匹配

报道了无双折射单模光纤中四波混频的一种新型相位匹配方式,这种相位匹配仅由抽运光产生的自相位调制和互相位调制的共同作用即可提供,文中报道了实验结果,并从理论上成功地解释了该四波混频相位匹配的机理,与实验符合得很好。     

抽运方式对混合拉曼光纤放大器性能的影响

通过实验比较了前向抽运拉曼光纤放大器与掺铒光纤放大器组成的混合放大器、后向抽运拉曼光纤放大器与掺铒光纤放大器组成的混合放大器的性能。实验采用75km标准单模光纤作为增益介质。采用20信道(符合ITU-T建议的波分复用信号)，波长为1537．377～1560．605nm，作为混合放大器的测试信号。20信道总功率-2．86dBm，每一信道用2．5Gb／s、码长2^7-1的非归零码通过电吸收调制器(EA)进行外调制。实验结果表明，前向抽运方式混合放大器的性能优于后向抽运方式的混合放大器，其中噪声系数的改善值为2．28～6．55dB。采用前向抽运时，各信道的增益同后向抽运相比，增加值均大于5dB。但不论采取那种抽运方式，采用混合放大的形式，各信道的光信噪比均大于26．9dB。