宽带碲基掺铒光纤放大器增益谱特性研究

建立了一个多信号共存情形下宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)四能级模型,系统研究了EDTFA 增益谱随着光纤激活长度、输入信号功率、泵浦功率和纤芯掺杂浓度的演变关系。研究表明,在输入信号功率减小、泵浦功率提高时,C 波段信号增益迅速增大;在光纤长度增长、掺杂浓度提高时,增益谱向 L 波段偏移;在小信号状态下,其 20dB 增益带宽大于 80nm。研究揭示了EDTFA 适合于作为 WDM 系统中的 L 波段和 C L 波段光纤放大器。     

宽带铋基掺铒光纤放大器增益及噪声特性研究

利用Er3 离子四能级结构速率方程组和光功率传输方程组,数值模拟了铋基掺铒光纤放大器(EDFA)的增益及噪声特性,模拟结果与实验报道结果取得了很好的一致。同时,详尽地分析了增益及噪声特性与光纤长度、泵浦功率和输入信号功率的关系,优化了放大器的性能,从理论上得出一个20dB增益带宽达76nm、噪声系数接近4dB的铋基EDFA。研究表明了铋基掺铒光纤放大器适合用作于现代DWDM系统中C L波段的光纤放大器。     

L波段掺铒光纤放大器增益钳制及提高特性研究

报道了一种新型980nm激光二极管（LD）泵浦高增益的掺铒光纤放大器（EDFA）．通过加入中心波长为1550nm光纤光栅（FBG）可以明显提高增益，并分析了增益钳制的原理．实验得到其增益比无FBG结构EDFA提高8dB，并得到了小信号输入时增益25dB的有效钳制．     

L波段掺铒光纤超荧光光源和放大器研究

通过优化铒光纤长度,获得了平坦谱宽达30nm(0.7dB)的L波段超荧光光源,该光源具有7.21dBm的输出功率。在此基础上,研究L波段放大器增益特性,通过对铒光纤长度的进一步优化,用1480nm激光器作前向泵浦源,实验上获得了波长从1565nm~1595nm范围平坦的增益带宽,小信号增益可达22dB。     

非对称光纤反射镜的可调谐光纤激光器

提出一种非对称窄带光纤环形反射镜结构的可调谐掺铒光纤激光器。980nm泵浦光对掺铒有源光纤进行抽运,高双折射光纤、偏振控制器（PC）和光纤耦合器构成窄带光纤反射镜,窄带光纤反射镜和普通光纤反射镜组成激光谐振腔,利用窄带光纤反射镜工作带宽纳米量级的特性得到单纵模激光。调整偏振控制器改变反射镜对不同波长的反射率,实现可变波长的激光输出。实验表明,该激光器的工作带宽为8nm,120mW泵浦光条件下最大输出功率为4mW,3dB带宽（脉冲的半高宽度）小于0．2nm,边模抑制比为20dB以上,在1527nm～1535nm的波长范围内观察到稳定激光输出。     

色散补偿型分布式光纤喇曼放大器的实验研究

在后向抽运和前向抽运方式下,采用光纤喇曼激光器作为抽运源,对S波段色散补偿型光纤喇曼放大器(FRA)进行了实验研究。在增益和噪声特性方面,后向抽运方式优于前向抽运方式。在后向抽运时,测量了5kmDCF-50kmG652光纤色散补偿型分布式FRA,分布式FRA和分立式FRA等三种FRA增益和噪声光谱特性,色散补偿型分布式FRA的增益和噪声特性均优于分布式FRA和分立式FRA。在后向抽运方式下,5kmDCF-50kmG652光纤色散补偿型分布式FRA的抽运功率增大时,其增益增大,噪声指数减小。在抽运功率为1.0W时,当信号功率为0dBm时,最大开关增益为21.4dB,增益光谱大于10dB的带宽超过50nm,噪声指数小于-0.05dB。在同样抽运条件下,色散补偿型FRA的增益与小信号功率无关。     

前后双泵铒镱共掺磷酸盐玻璃波导放大器增益特性

在铒镱共掺磷酸盐玻璃波导放大器系统的速率方程和传输方程中,考虑上转换效应,并引入描述波导中信号光和泵浦光光场相互作用的重叠因子,以此讨论前后双泵结构与单前泵结构中,Er/Yb共掺比、泵浦光和信号光功率、泵浦光模数等因素对信号光增益的影响,并得到信号光增益光谱和放大自发辐射光光谱.模拟结果表明,与单前向泵浦相比,相同功率条件下,前后双向泵浦中,泵浦功率密度低且均匀分布,上转换效应被有效抑制,1532nm处信号光增益增大约2dB/cm,放大自发辐射光总功率提高.前后双向泵浦同样可以减弱多模泵浦光对增益的负面影响.数值模拟结果与实验值基本一致.     

光纤饱和吸收体稳频窄线宽光纤激光器

结合光纤饱和吸收体与光纤光栅法布里-珀罗标准具,研制出了全光纤结构1550nm单频窄线宽掺铒光纤环形激光器.采用两个976nm激光二极管双向抽运作为抽运源,高掺杂浓度铒光纤作为增益介质,以行波腔消除空间烧孔效应,利用光纤光栅法布里-珀罗标准具窄带选模特性,以10m长低掺铒光纤饱和吸收体稳频,得到了十分稳定的窄线宽激光输出.激光器抽运阈值功率21mW,在抽运光功率为145mW时输出光功率39mW,斜率效率30%,信噪比大于50dB.采用延迟自外差方法精确测量光纤激光器线宽小于10kHz.     

掺铒碲基单模光纤的制备及其放大自发辐射光谱

制备了一种新型的可应用于1．5μm通讯窗口宽带放大自发辐射光源的掺铒碲酸盐玻璃单模光纤（EDTF），并分析了其热学性质和光谱特性、该玻璃显示了良好的热稳定性（△T〉150℃）和匹配的热膨胀系数．采用自制EDTF短光纤，组装了超荧光单程反向结构光源（SPB），利用波长为980nm的半导体激光器抽运掺Er^3＋的碲酸盐短光纤，可在1450-1650nm范围获得宽带宽的铒离子放大自发辐射光谱（ASE）．研究了光纤长度，泵浦功率等对放大自发辐射光谱的影响．研究结果显示，该碲酸盐玻璃是一种适用于宽带放大自发辐射光源的基质材料．     

在DCF光纤中放大的背向自发拉曼散射的增益特性

光脉冲沿色散补偿光纤（DCF）传输会产生背向自发拉曼散射,当入纤激光功率大于阈值时,出现放大的背向自发拉曼散射现象。实验发现,反斯托克斯（ASR）和斯托克斯（SR）自身脉冲光纤拉曼放大的阈值泵浦峰值脉冲功率是18．2W和14．5W．当入纤激光功率为52W时,背向SR和ASR散射的增益分别为12dB和7dB。放大的反斯托克斯和斯托克斯背向自发拉曼散射时域曲线上的阈值时间位置随激发功率的增大而前移并具有规律性。     

新型光隔离器结构设计与实验性能测试

提出一种功能复用光隔离器设计方案。在传统光隔离器中加入了透镜对,两透镜间拥有一个相邻共焦面,具有空间光交叉功能,能实现功能复用光隔离器输入输出多尾纤之间的对应耦合;二者结合组成空间复用功能系统,使光隔离器具有功能复用的作用。该光隔离器的主要性能测量结果表明,所设计的1550nm双通道功能复用光隔离器两个通道的插入损耗分别为0.43dB和0.31dB,隔离度分别为43dB和40dB,两个功能隔离器之间的串扰都大于60dB,达到了隔离器需要满足的性能指标,在低插损、高隔离的基础上具有功能复用效用。     

Pump efficiency improvement of a C-band tunable fiber laser using optical circulator and tunable fiber gratings

We propose and demonstrate a tunable fiber laser based on an optical circulator (OC) and two tunable fiber Bragg gratings (TFBGs). The OC acts as a pump power router to improve the pumping efficiency, and a 4% increase in overall conversion efficiency has been observed. The combined tuning spectra range of two TFBGs could cover the entire C-band spectrum from 1530 to 1560 nm. Stable laser output power above 10 dBm is obtained using 1.9 m of erbium-doped fiber and TFBGs with 50% reflectivity. With power equalization by using variable optical attenuators, the power variation is less than 0.1 dB in the whole C band with narrow linewidth of 0.05 nm. A signal-to-noise ratio of 60 dB and a continuous tuning resolution of 0.5 nm have been achieved. The TFBG-based tunable fiber laser can be a promising light source for WDM transmission and fiber sensor applications.     

利用WDM光纤耦合器的光纤光栅传感解调技术

根据 WDM 光纤耦合器波长解调方案的工作原理、偏振特性以及影响系统波长分辨力的因素,提出一种改进的利用 WDM 光纤耦合器的光纤光栅传感解调技术。该技术在原技术的基础上,采用偏振控制器控制入射光偏振状态,提高了解调的精度和稳定性。对 WDM 光纤耦合器的多次波长扫描结果表明,采用偏振控制器后,其波长误差可减小到 5pm 左右。实验采用 1540/1560nm的 WDM 光纤耦合器对单点光纤光栅应变传感器进行静态解调,结果表明:按此技术开发的解调系统具有 0.01nm 波长分辨力和 10nm 的波长线性解调范围。     

Magneto-optical non-reciprocal devices in silicon photonics

Silicon waveguide optical non-reciprocal devices based on the magneto-optical effect are reviewed. The non-reciprocal phase shift caused by the first-order magneto-optical effect is effective in realizing optical non-reciprocal devices in silicon waveguide platforms. In a silicon-on-insulator waveguide, the low refractive index of the buried oxide layer enhances the magneto-optical phase shift, which reduces the device footprints. A surface activated direct bonding technique was developed to integrate a magneto-optical garnet crystal on the silicon waveguides. A silicon waveguide optical isolator based on the magneto-optical phase shift was demonstrated with an optical isolation of 30 dB and insertion loss of 13 dB at a wavelength of 1548 nm. Furthermore, a four port optical circulator was demonstrated with maximum isolations of 15.3 and 9.3 dB in cross and bar ports, respectively, at a wavelength of 1531 nm.     

Gain improvement in a dual-stage S-band EDFA by filtration of forward C-band ASE

Gain improvement in a dual-stage S-band erbium-doped fiber amplifier (S-band EDFA) is demonstrated using a broadband fiber Bragg grating (FBG) operating in the conventional-band (C-band) region or a C-band/S-band wavelength division multiplexing (WDM) coupler which filters out the forward C-band amplified spontaneous emission (ASE) in the amplifier system, thus increasing the population inversion in the S-band region. The gain for the amplifier with the WDM coupler increases by about 8.5 dB with an input signal power of ?40 dBm, compared to that of the conventional dual-stage amplifier. The gain improvement varies from 4.0–9.2 dB at a wavelength region between 1480 to 1512 nm without a significant noise figure penalty.     

带宽〉40nm的980nmLD泵浦掺Er^3＋光纤放大器模块

在国内首次用９８０ｎｍ激光二极管和参量优化Ｅｒ３＋／Ａｌ３＋共掺杂光纤研制成光学带宽＞４０ｎｍ的光电一体化光纤放大器实用型模块样机。模块净增益２５ｄＢ，饱和输出功率０ｄＢｍ，最大输出功率８ｄＢｍ，噪声系数＜５ｄＢ，可供波分复用光纤通信系统和光孤子传输实验试用。     

光纤连接器端面超声机械研磨

为了提高光纤连接器端面的加工效率和加工质量，改善连接器光传输性能，探讨了在机械研磨的界面上引入超声能的复合研磨方式，设计了相应的超声机械研磨装置．实验结果显示，超声机械研磨效率是机械研磨的4～8倍，光纤表面粗糙度达到2～5nm，插入损耗小于0．1dB、回波损耗小于-60dB．研究表明，超声机械研磨技术可以提高光纤连接器的研磨效率和质量，使传输性能获得显著改善．     

实用型1.47μmLD泵浦掺Er~3+光纤放大器模块

在国内首次采用国产１．４７μｍ激光二极管和掺Ｅｒ３＋／Ａｌ３＋光纤研制成光电一体化的光纤放大器实用型模块样机。模块净增益２７ｄＢ，饱和输出功率０ｄＢｍ，最大输出功率７ｄＢｍ，光学带宽＞２０ｎｍ，噪声系数＜７ｄＢ，可供光纤通信和光孤子传输实验系统试用。