铒镱共掺波导放大器的增益特性

在忽略放大自发辐射(ASE)及均匀掺杂和稳态的情况下,在初始能量转移效率的基础上从速率方程和传输方程出发,推导出了用于分析铒镱共掺波导放大器(EYCDWA)的新公式.利用这些公式分析了泵浦光功率、信号光功率、掺杂浓度、波导长度对放大器增益特性的影响,并与单掺铒波导放大器(EDWA)进行了比较,得到了一些具有实用价值的模拟结果.     

掺铒磷酸盐玻璃波导放大器的两种模型的比较研究

光波导放大器是继光纤放大器之后的又一新型光放大器.为了在厘米量级的长度上获得一定高的增益,铒掺杂浓度比光纤放大器大两个数量级,高浓度掺杂会引起铒离子的聚集,降低了抽运效率和放大器增益.为了减轻铒离子聚集对放大器的影响,可与铝元素进行联合掺杂.描述掺铒磷酸盐玻璃光波导放大器的两种模型是考虑聚集的影响与不考虑聚集的影响.本文对这两种模型进行了比较研究.详细讨论了铒掺杂浓度对放大器增益特性的影响.得到了两种模型之间转换的铒掺杂浓度.(OD1)     

1.55 μm波段聚合物光波导放大器的研究

合成了铒镱共掺的三元配合物［Er1/2Yb1/2(HFA)3(TPPO)2］,并将其掺杂在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,制备了铒镱共掺的聚合物光波导有源材料,对材料的吸收、发射特性进行了表征。在980 nm抽运光激发下,该配合物在1535 nm波长处的荧光半峰全宽为80 nm。针对该材料,建立了980 nm抽运光激发下的原子速率方程和光功率传输方程,理论计算了铒离子掺杂浓度、重叠积分因子、信号光发射截面等参数对铒镱共掺聚合物光波导放大器性能的影响。计算表明,当材料中铒离子的掺杂浓度为0.3×1020 cm-3时,在2 cm长的波导中可获得1.87 dB的光增益。     

OD光通信有源及无源器件

掺铒磷酸盐玻璃波导放大器的两种模型的比较研究陈海燕　刘永智　官周国(电子科技大学光电子技术系 ,成都 610 0 5 4)光波导放大器是继光纤放大器之后的又一新型光放大器。为了在厘米量级的长度上获得一定高的增益 ,铒掺杂浓度比光纤放大器大两个数量级 ,高浓度掺杂会引起铒离子的聚集 ,降低了抽运效率和放大器增益。为了减轻铒离子聚集对放大器的影响 ,可与铝元素进行联合掺杂。描述掺铒磷酸盐玻璃光波导放大器的两种模型是考虑聚集的影响与不考虑聚集的影响。本文对这两种模型进行了比较研究。详细讨论了铒掺杂浓度对放大器增益特性的影响…     

掺铒光波导放大器的增益特性研究

本文用重叠因子的方法研究了 ９８０ ｕｍ波段泵浦的掺铒光波导放大器、得到了其增益的隐式解析解，在此基础上得到了泵浦阈值功率的解析表达式．详细讨论了铒掺杂浓度、泵浦功率对放大器增益的影响．     

铒镱共掺光波导放大器的优化

本文介绍了光波导放大器的理论,分析了由于铒离子吸收截面小和铒离子浓度过高带来的聚集效应,并认为由该聚集效应引起的协同上转换和激发态吸收会限制掺铒磷酸盐光波导放大器的增益.将镱离子作为敏化剂掺入到光波导放大器中,不仅可以降低饵离子高浓度引起的聚集,而且可以有效地解决光波导的增益问题.在考虑协同上转换效应的基础上,用龙库算法研究了饵镱共掺的光波导放大器,讨论了镱离子浓度和波导长度两个主要影响因素,并且计算出了最佳的波导长度和最佳的掺镱浓度.     

光放大器现状及未来发展

综述光放大器的技术现状及未来发展 ,主要介绍掺铒光纤放大器 (EDFA)、掺铒波导放大器(EDWA)、半导体光放大器 (SOA)以及喇曼光纤放大器 (FRA)。最后比较了这几种放大器的发展趋势。     

掺铒平面光波放大器材料

掺铒平面光波导放大器对工作波长1.5 μm的集成光有广泛的应用.这些器件具有增益高、抽运阈值低、器件尺寸小等优点.目前用于光波导放大器的掺铒材料有四类:氧化物薄膜(Al2O3)、有机物、硅和玻璃等. 最小的放大器(1 mm2)用Al2O3的沟道波导,抽运功率10 mW,输出增益为2.3 dB.在此类材料中,增益受激活离子Er之间的上转换限制.使用不同的方法,相同的铒离子浓度,Y2O3中的上转换效应完全不同.Eu共掺降低了上转换的影响,使增益增加.在SiO2中用Yb或Si量子点增加了抽运效率.制作4.1 dB/cm的增益光放大器成为最佳光纤通讯网络组件.铒离子掺入有机化合物中形成波导,在1.5 μm的发射带宽为70 nm,荧光寿命长,有的达17 ms敏化.可增加激发效率.纳米结构材料可克服浓度淬灭. 硅是1.5 μm非常好的波导材料,很有希望制作电抽运光放大器.掺铒硅单晶中观察到1.5 μm荧光,但在室温下,后向传输产生强烈的浓度淬灭.使用纳米技术制作的Si,可制作小尺寸光子晶体波导. 磷酸盐玻璃是制作高增益光波导放大器的理想材料,荧光寿命较长,受激发射截面大.采用离子交换法制作的波导净增益高,损耗低,制作成本低.(PD2)     

稀土掺杂碲酸盐玻璃放大光纤研究综述

文章介绍了光纤放大的研究历史,分析了掺铒光纤放大器(EDFA)和光纤拉曼放大器的优势和劣势,指明了稀土掺杂碲酸盐放大光纤的应用领域.文章介绍了掺铒和掺铥放大光纤的光放大机理,综述了掺铒碲酸盐和掺铥碲酸盐玻璃放大光纤的研究近况,得出了稀土掺杂碲酸盐玻璃放大光纤越来越接近实用化的结论.     

光纤长度优化的高功率铒镱共掺光纤放大器

为了研究不同增益光纤长度下1555nm高功率光纤放大器的输出功率,采用两级混合结构的方法,用掺铒光纤放大器和双包层铒镱共掺光纤放大器分别作为1级预放大器和2级主放大器。掺铒光纤放大器对信号光进行预放大,并提高放大器的信噪比;双包层铒镱共掺光纤放大器为主放大器,其双包层结构可以把更多的多模抽运光耦合进系统。对铒镱共掺光纤的最佳长度做了理论分析和实验验证,在信号光功率为10mW、掺铒光纤放大器的抽运功率为318.58mW、双包层铒镱共掺光纤放大器的抽运功率为11.71W、增益光纤长度为14m时,输出功率取得了2.11W的实验数据。在分析输出信号光谱时发现,L波段附近有放大自发辐射谱出现,这是选择的增益光纤过长导致的。结果表明,在光功率和信号光功率一定时,光纤放大器有一个最佳的光纤长度。这一结果对研究光纤放大器的高功率输出是有帮助的。     

共掺Er3+:Yb3+磷酸盐玻璃光波导激光器的模拟

在速率方程和传输方程理论模型的基础上用有限元法和龙格一库塔(RK)算法模拟了共掺Er^2 ：Yb^3 的磷酸盐玻璃光波导激光器功率输出特性。理论分析的结果表明用长度较短的重掺杂波导并优化激光器的输出反射镜的反射率时,可以获得较高的功率输出和斜率效率,其抽运阈值也较低。     

Theoretical and experimental research on Er-doped and Yb-Er co-doped Al2O3 waveguide amplifiers

The rate equations of Er-doped and Yb-Er codoped systems pumped at 0.98 μm are presented, with consideration for the upconversion mechanisms such as cooperative upconversion, cross relaxation, and excited state absorption. A multi-theoretical model is founded to analyze the gain characteristics of Er-doped and Yb-Er co-doped Al2O3 waveguide amplifiers by using rate equations, a two-dimension waveguide finite element model and propagation equations with forward and backward amplified spontaneous emission. The dependence of the gain on amplifier length, pump power and doping concentration is obtained. The optimum design curve is given for designing waveguide amplifiers. The new theory is used to analyze the gain performance of a practical Yb-Er co-doped Al2O3 waveguide amplifier, and the analyzed results are in accordance with the experimental data.     

Complex finite-element method applied to the analysis of opticalwaveguide amplifiers

A complex finite-element method and a three-level model for erbium ions are applied to obtain gain and propagation constants for erbium-doped waveguide amplifiers (EDWA's). The complex refractive index profile includes the effect of the dopant polarization induced by the pump field. The method allows to consider arbitrary dopant density profile as well as the modal structure of the pump field. For different waveguide geometries we obtain gain curves as function of pump intensity as well as slight variations in the modal propagation constants. The threshold pump power is shown to be a function of the waveguide geometry, which agrees qualitatively with experimental results,     

超宽带Er3+-Tm3+共掺石英光纤放大器串联特性分析

在不影响Er3 -Tm3 共掺石英光纤超宽带放大特性的前提下,提出了利用串联的方式提高系统功率增益的方法,并模拟仿真了两级串联此种石英光纤的工作特性.仿真结果表明:两级串联的Er3 -Tm3 共掺石英光纤的功率增益可达20 dB,基本上解决了其宽带放大但只具有低功率增益的特性.通过与现阶段其它宽带光放大器比较,可以看出采用此种方式的Er3 -Tm3 共掺石英光纤放大器无论在系统复杂度还是在成本方面都具有明显优势.     

条形掺Er3+波导光放大器的理论分析

通过求解传输-速率方程的方法对条形掺Er3+波导放大器(EDWA)的特性进行了理论分析,包括特定折射率光波导中的信号光和泵浦光模场分布及EDWA的增益特性.     

Numerical analysis of optical amplification in Er/sup 3+/-Yb/sup 3+/ codoped Ti:LiNbO/sub 3/ strip waveguides

Optical amplification at 1530 nm in 980-nm pumped Er/sup 3+/-Yb/sup 3+/-diffused Ti:LiNbO/sub 3/ strip waveguides was numerically analyzed on the basis of rate equation model of Er/sup 3+/-Yb/sup 3+/ system and pump/signal power propagation equations. The model includes total eight energy levels of the Er/sup 3+/-Yb/sup 3+/ system and simultaneously takes into account the excited state absorption (ESA) and upconversion processes within the Er/sup 3+/ ions as well as possible energy transfer processes between Yb/sup 3+/ and Er/sup 3+/ ions. A comparison of numerical results from the eight-level model and highly simplified five-level model has indicated that the /sup 4/S/sub 3/2/ manifold of Er /sup 3+/ ion must be included in the rate equation model. Dependences of threshold pump power and amplification gain on pump power (for gain only), Yb/sup 3+/ surface concentration and waveguide length were calculated and discussed. The characteristics of pump power evolution along the waveguide axis and population density distribution, as well as the influences of energy transfer coefficient from Yb/sup 3+/ to Er/sup 3+/, 550-nm (Er/sup 3+/), and 1060-nm (Yb/sup 3+/) fluorescence lifetime and above-mentioned detrimental processes including ESA, upconversion, and cross-relaxation processes on numerical result were studied. The role of Yb/sup 3+/ is demonstrated. A novel design idea that Yb/sup 3+/ is only incorporated at the end of the waveguide is proposed.     

掩埋型掺铒玻璃波导光放大器的特性分析

通过求解双向泵浦传输-速率方程的方法对掩埋型掺饵玻璃波导光放大器（EDWA）的特性进行了理论分析,包括特定折射率光波导中的信号光和泵浦光模场分布,以及EDWA的增益特性。     

掺钕玻璃波导激光器的特性研究

给出了掺钕磷酸盐激光玻璃的光谱特性、能级结构、速率方程和传输方程。研究了掺钕磷酸盐玻璃光波导激光器的输出特性。在忽略放大的自发辐射和激发态吸收的基础上,简化了四能级模型的速率-传输方程。而后利用重叠积分法和龙格-库塔法对掺钕磷酸盐玻璃光波导激光器进行了数值模拟,得到了激光器的输出功率与掺杂浓度、传输损耗和长度等参量之间的关系曲线。理论分析的结果表明,用重掺杂、损耗系数较小、长度合适的波导并优化激光器的制作,就可以获得较高的输出功率和斜率效率,此时的泵浦阈值也较低。     

重叠因子对共掺Er3+:Yb3+光波导激光器输出特性的影响

在速率方程和传输方程理论模型的基础上,用重叠积分法和龙格-库塔算法（RK）模拟了重叠因子对共掺Er^3＋：Yb^3＋的磷酸盐玻璃光波导激光器的功率输出特性影响.     

步长对光波导放大器数值模拟的影响

用四阶龙格-库塔法计算了10cm长光波导放大器中的光功率传输方程，研究了步长对放大器增益特性的影响，计算结果表明：步长对放大器增益特性的影响较大，特别是当步长为1cm时，放大器的增益在非饱和区呈振荡状态：