掺铒光纤放大器中抽运问题的理论分析

依据掺铒光纤放大器的速率方程和光传输方程,在不计放大自发辐射的情况下,得出了抽运功率和信号增益在放大器中沿光纤分布的隐函形式的解析表达式,并利用数值模拟对三种抽运方式下的放大器特性进行了分析。     

掺铒光纤放大器的增益特性

采用980nm无铝InGaAs/InGAsP/InGaP高功率量子阱激光器泵浦掺铒光纤放大器。在泵浦功率为20mW时,增益为33dB,最大增益系数6．7dB/mW,饱和输出功率为6dBm,并给出掺铒光纤长度和泵浦功率与增益特性的关系。以及输出功率与增益特性的关系。     

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。     

掺铒光纤放大器的频率响应和瞬态增益

根据掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）的速率方程和传播方程,忽略自发辐射噪声,推导出了小信号调制时频率响应函数的解析表达工以及大信号调制时描述瞬态增益的方程。数值计算表明,当输入信号的调制频率大于５ｋＨｚ时,放大器的瞬态增益变化很小,频率响应很弱。通过计算机仿真,描述了关闭一个信道时的放大器的增益变化过程。     

L波段掺铒光纤放大器的自发辐射谱与增益的研究

利用Giles模型对L波段掺铒光纤放大器小信号增益特性进行了数值模拟,模拟结果表明最佳铒纤长度并不是一定值,它随输入信号波长的不同而改变,较短的波长对应较短的光纤长度;在数值模拟、分析的基础上,分别采用7m和9m的L波段铒光纤构成长波段掺铒光纤放大器,通过实验测量,分析比较了它们的自发辐射谱以及增益和噪声指数,得到了光纤长度对L波段增益谱、噪声指数和自发辐射谱的影响规律;最后,辅以C波段掺铒光纤放大器加以分析,指出了适合于放大L波段信号的最佳自发辐射谱型。     

双向掺铒光纤放大器的特性分析

讨论了双向掺铒光纤放大器的结构方案,利用考虑放大的自发辐和北员耗影响的双向掺铒光纤放大器稳态放大速率方程模型分析的增益与掺铒光纤长度、输入信号光功率、帛运光功率及抽运方式等参数之间的关系,研究了单向和双向等功率抽运下正反向噪声系数随正反向信号光输入功率的变化行为。     

WDM用增益平坦的高增益低噪声双段级联掺铒光纤放大器

给出了设计波分复用(WDM)用高增益、低噪声和宽带宽增益平坦的双段级联掺铒光纤放大器(EDFA)的一般步骤和方法.通过优化设计各种参量,研制出了一台高增益、低噪声和宽带宽增益平坦的双段级联EDFA样机,实现了从1524.8～1561.4 nm共36.6 nm带宽内±0.325 dB的平坦增益,0 dBm输入时,饱和输出功率大于15 dBm的高功率输出;噪声指数低于5 dB.     

长波段掺铒光纤放大器用掺铒光纤的设计考虑

本文分析了长波段掺铒光纤放大器(EDFA)的增益系数与Er³⁺离子浓度的关系.研制了铝共掺杂的高浓度掺铒光纤,以缩短长波段掺铒光纤的长度.用两级泵浦实现了L-波段EDFA.光纤放大器的掺铒光纤总长18m,在1570nm波长处的小信号增益为42.26dB,输出功率为17.5dBm.我们认为,较低的浓度淬灭效应归因于光纤中较高的A1掺杂浓度.当总的输入信号功率为-3dBm时,在1570至1600nm间的7路WDM信号的增益不平坦度仅为0.68dB..     

17dBm功率,46dB增益和3.3dB噪声系数的掺铒光纤放大器

１７ｄＢｍ功率、４６ｄＢ增益和３．３ｄＢ噪声系数的掺铒光纤放大器唐平生刘小明刘丹彭江得范崇澄周炳琨（清华大学电子工程系，北京１０００８４）运转于１．５５μｍ波段的掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）是光纤通信系统中理想的光放大器，在光纤传输与网络系统中的应用为...     

高增益掺铒光纤的设计和制备研究

掺铒光纤放大器在光通信中有着广泛的应用。根据掺铒光纤的性能要求设计了合理的折射率剖面图,制备了高增益的掺铒光纤,在1530nm的吸收达到22dBm,在980nm泵浦光的吸收达到12dBm。其平坦增益带宽范围为1490—1560nm。     

L-Band掺铒光纤放大器的优化设计

提出了泵浦分配两段级联,并利用前向ASE推动下一级EDF工作的L-Band放大器的新结构.基于Giles模型并考虑了ASE噪声的影响,运用数值模拟算法系统分析了泵浦光功率分配和铒光纤分配比例对这种EDFA性能的影响.最后优化得到高增益且增益谱平坦的L-Band EDFA,其在输入信号光功率为-20 dBm时,在1571～1608 nm范围内,增益值高达35 dB,增益偏差小于1 dB.     

利用光纤光栅对实现双波长增益控制掺铒光纤放大器特性的实验研究

控制激光的弛豫振荡和空间烧孔现象的存在 ,对全光增益控制掺铒光纤放大器 (EDFA)的性能产生劣化影响。采用一种新颖简单的利用两对光纤光栅对形成谐振腔结构 ,实现双波长增益控制掺铒光纤放大器。由两个不同波长的激光共同承担增益控制的任务 ,降低了控制激光引起的空间烧孔现象和瞬态输出变化。在动态工作条件下 ,双波长激光增益控制掺铒光纤放大器显示出优越的特性 ,适用范围扩展为普通单波长增益控制掺铒光纤放大器的两倍 ,能够适应 0～ 43kHz的上下载频率。     

一种增益可调掺铒光纤放大器的研究

在所设计的增益可调掺铒光纤放大器中,采用可编程控制器PC机控制可变直流电压源引发压电陶瓷的电致伸缩效应,导致光纤布拉格光栅的Bragg波长发生漂移,实现被调制参数的变化.分析了双光纤光栅受到压电陶瓷电致伸缩效应时的反射谱变化规律和增益可调掺铒光纤放大器的放大特性.由该放大器的增益与输入信号功率的关系得出小的波长间隔,增益较小,但控制范围较大;大的波长间隔,增益较大,但控制范围较小的结论.在输入宽带光源时,得到两光纤布拉格光栅在不同中心波长之差时的掺铒光纤放大器的增益特性.     

碲基掺铒光纤放大器增益饱和特性的数值模拟

依据均匀加宽四能级结构速率方程组和光功率传输方程组,数值模拟了1520～1620nm波段范围内碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)增益谱特性,以及EDTFA增益谱特性与输入信号光功率的关系.模拟结果显示:随着输入信号光功率的增大,EDTFA增益谱由于饱和效应而呈现平坦化特征.模拟结果与报道的实验测量结果达到了很好的一致.     

掺铒光纤放大器的理论模拟与全局分析

基于Giles模型并考虑了ASE噪音,对各种泵浦方式下的掺铒光纤放大器(EDFA)进行了数值模拟.提出了一种新的分析方法(增益噪音指数全局分析法),直观有效地分析了EDFA的增益和噪音指数与掺铒光纤长度和泵浦功率的依赖关系,并对各种EDFA的性能作了全面的比较.     

高浓度镱铒共掺磷酸盐光纤放大器增益特性

在忽略高能级的自发辐射和光纤损耗的情况下，利用速率方程和传输方程理论研究了高浓度Er³⁺/Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃光纤放大器的增益特性，讨论了Er³⁺浓度、Yb³⁺浓度、抽运光功率、信号光功率、光纤长度对放大器增益的影响，并与单掺铒光纤放大器进行了比较.由于Yb³⁺的敏化作用降低了铒离子的团簇效应，减少了离子间相互作用，共掺光纤的增益和效率明显高于单掺光纤.数值计算表明，3.2cm长Er³⁺/Yb³⁺共掺光纤在980nm的20dBm(100mW)抽运功率下，1532nm处的增益可达10dB. 关键词： 镱铒共掺光纤放大器 速率方程 传输方程 高浓度     

光纤放大器增益饱和对有源光纤环形腔滤波特性的影响

从理论和实验两个方面研究了有源光纤环形腔滤波器输入光功率对光纤放大器增益的影响及由此引起的对有源光纤环形腔滤波特性的影响。在考虑上述影响的情况下 ,对有源光纤环形腔滤波器参数的优化作了讨论     

石英基L波段扩展掺铒光纤及其放大性能

掺铒光纤放大器的增益带宽是限制光纤通信系统传输容量提升的重要因素.受铒离子激发态吸收所限,常规L波段掺铒光纤难以实现更长波段的带宽扩展.本文基于改进的化学气相沉积工艺成功制备了P/Al共掺石英基L波段扩展掺铒光纤,研究了共掺离子对于铒离子4I13/2能级到4I9/2能级激发态吸收的影响.通过分别搭建单级前向泵浦和多级的放大结构,测试了其宽带放大性能.基于前向980 nm泵浦的单级结构,当输入信号功率为–9 dBm,泵浦功率为530 mW时,该光纤在1625.3 nm处增益达10.5 dB,最大噪声指数为5.9 dB.多级放大结构下,该光纤在1625.3 nm处增益可达23.4 dB.实验结果表明P/Al共掺石英基掺铒光纤可以有效抑制铒离子的激发态吸收,为进一步扩展L波段增益带宽提供了强有力的可行方案.     

小信号脉冲抽运时掺铒光纤自发辐射的研究

自发辐射(ASE)是掺铒光纤放大器(EDFA)的重要噪声源,对于由EDFA构成的光纤激光器有重要影响。理论与实践证明,它与抽运方式紧密相关,所以研究脉冲抽运时掺铒光纤(EDF)的自发辐射有重要的学术价值。同时,脉冲抽运对于EDFA锁模激光器的研究也有一定意义。从理论和实验两方面研究了小信号脉冲抽运时,抽运脉冲宽度和幅度对于EDF的自发辐射特性的影响,得到了小信号抽运时输出ASE噪声平均值的近似解析解。研究发现,小信号脉冲抽运时输出信号的幅度与抽运脉冲的宽度成正比。这个新现象可用于脉冲宽度的全光检测。