掺铒碲基光纤放大器最新研究进展

掺铒碲基光纤放大器(EDTFA)由于能同时在C L波段(1530-1610nm)或L波段(1580-1620nm)对光信号进行有效的放大，目前已成为通信领域内竞相开发的一种新型宽带光纤放大器，为此简单介绍了该放大器的研究历程，综述了其最新研究进展和应用情况。     

碲基掺铒光纤放大器增益特性的理论研究

在综合考虑Er^3 离子的能量上转换、交叉驰豫、激发态吸收效应以及光纤背景损耗后，依据所建立的均匀加宽四级结构速率方程组和光功率传输方程组，对碲基掺铒光纤放大器的增益特性进行了数值模拟，模拟结果与报道的实验测量结果达到了很好的一致。同时，对碲基掺铒光纤放大器的增益特性与输入信号功率、泵浦功率和光纤长度的关系进行了简要分析。     

两段级联宽带碲基掺铒光纤放大器特性研究

利用四能级结构速率方程组和光功率传输方程组,研究了在碲基掺铒光纤(EDTF)中内插一个光隔离器、形成两段级联的碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)后对EDTFA性能的改善.结果表明,在给定泵浦方式、泵浦功率、纤芯掺杂浓度和输入信号功率条件下,两段级联EDTFA可以有效的抑制光纤中反向传输放大自发辐射(ASE)噪声,降低反转粒子数的消耗,从而提高信号增益、输出功率,并且降低了噪声系数.对不同光纤长度和光隔离器内插在光纤中不同位置的研究表明,当光纤为最佳长度和光隔离器在最佳位置处时,可使短波长信号增益增加10 dB,噪声系数减小1 dB,并进一步增加了放大带宽以及功率转换效率.     

宽带碲基掺铒光纤放大器上能级粒子数反转比

对宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)上能级粒子数反转比进行了理论研究,得到了碲基掺铒光纤放大器上能级粒子数反转比随着光纤激活长度、信号输入功率、泵浦功率和纤芯掺杂浓度的演变关系,分析了上能级粒子数反转比分布与EDTFA信号增益间的关系.研究表明,碲基掺铒光纤内的上能级粒子数反转比分布决定了EDTFA的信号增益.     

碲基掺铒光纤放大器增益均衡的数值模拟

针对宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)本征增益谱不平坦特性,研究了采用双级串连结构,并在两段光纤中间加入增益均衡滤波器来实现增益平坦.模拟结果显示,通过设计一定结构的滤波谱,在37信道同时输入的情况下,铒离子掺杂浓度为4000 ppm时,使1536～1608 nm范围带宽内的增益达到了24 dB左右,噪声指数小于5.5 dB,增益谱的不平坦度小于1 dB;铒离子掺杂浓度为6000 ppm时,使1536～1608 nm范围带宽内的增益达到了23.5 dB左右.噪声指数小于5 dB,增益谱的不平坦度小于1dB.优化后的级连EDTFA可以满足WDM系统的要求.     

掺铒光纤放大器增益特性及参量优化

本文以铒光纤放大器的速率方程理论分析计算了铒光纤参量与放大器增益特性的关系，首次得到了铒光纤截止波长的解析表达式。     

波分复用系统中掺铒光纤放大器增益谱特性的实验研究

利用已有４×２５Ｇｂ／ｓ波分复用光纤传输实验系统进行了３×１５０ｋｍ四级掺铒光纤放大器级联传输实验．实验结果得到,由于光纤放大器中掺铒光纤的均匀展宽特性．多路信号同时放大时信道间的增益交叉耦合作用导致各信道增益不同,而影响增益谱特性的根本因素是粒子数反转水平即放大器的饱和深度．     

共掺铝的掺铒光纤放大器的光谱特性

用Stark能级分裂的变化分析了掺铝改变掺铒光纤放大器(EDFA)光谱特性的原理，并用改进型化学气相沉积法(MCVD)结合溶液浸泡掺杂法制作了采用不同掺铝比例的掺铒光纤，测试了用这几种光纤制作的放大器的自发辐射谱，得出掺铝浓度的提高使荧光谱的峰值往短波长移动，与Stark能级分裂理论分析得到的结果相一致。同时采用截断法测试了两种不同掺铝浓度的掺铒光纤的吸收谱，实验结果表明掺铒光纤中增加铝的含量将提高铒离子浓度，并提高掺铒光纤的吸收系数，减短掺铒光纤放大器中的掺铒光纤长度。高掺铝掺铒光纤放大器具有更宽更平坦的增益谱线，可以适用长距离波分复用(WDM)系统。     

掺铒光纤放大器噪声特性的全面分析

本文对掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）的噪声特性进行了全面的分析。把光信号和ＥＤＦＡ中放大自发辐射（ＡＳＥ）产生的量子噪声，以及信号－ＡＳＥ拍频噪声和ＡＳＥ－ＡＳＥ拍频噪声一并加以考虑。通过数值模拟，给出了不同信号功率和泵浦功率下的ＥＤＦＡ噪声系数。这些结果对优化ＥＤＦＡ的工作参量及其工程制作具有一定的指导作用。     

宽带铋基掺铒光纤放大器的增益箝制研究

应用于动态通信网络中的光放大器需要恒定的信号增益.为此,设计了一个基于环形激光腔结构的宽带铋基掺铒光纤放大器(Bi-EDFA),进行了宽带Bi-EDFA信号增益箝制特性的理论研究.结果表明:通过将放大器输出的一个前向放大自发辐射(ASE)噪声光反馈到输入端,可以实现对1.53 μm波段传输信号的增益箝制.环路损耗越小,...     

碲酸盐掺铒玻璃光纤放大器的瞬态响应

建立了一个数值模拟碲酸盐掺铒玻璃光纤放大器(EDTFA)瞬态响应的理论模型,理论上研究分析了低频方波脉冲输入信号经过EDTFA后的瞬态输出响应.研究结果显示,对于输入信号功率的跃变, EDTFA存在着一个快速的瞬态响应过程,响应时间小于报道的硅基掺铒光纤放大器(EDFA),说明EDTFA适合于泵浦调制及全光纤开关方面的应用场合.通过对双通道信号传输情形下关闭一个信道后另一信道输出功率瞬态响应的研究,揭示了适时调节泵浦功率快速稳定剩余信道输出功率的可行性.     

（英）基于增益谱多项式拟合的双泵浦碲基光纤级联拉曼光纤放大器

光纤拉曼放大器的带宽、增益及增益平坦度直接影响了光纤通信系统的传输质量.针对这些参数的优化,根据碲基光纤的拉曼增益谱特性提出了一种双泵浦级联碲基光纤的拉曼放大器结构.并推导了实现增益谱平坦时光纤长度和泵浦参数满足的约束条件.经过对拉曼增益谱的5次多项式拟合,更准确地反映了拉曼增益谱的信息,同时也简化了其实现增益谱平坦的条件.通过Matlab仿真分析得到,当两段光纤分别取0.339 km,0.16 km时,其最大增益为17.81 dB,增益平坦度为0.66 dB ,放大带宽为48 nm.该方案为宽带宽、高增益、增益平坦度小的拉曼光纤放大器设计提供了一种新的思路.     

S波段掺铥光纤放大器的研究进展

掺铥光纤放大器是S波段最具潜力的放大器件,对光纤通信系统谱带向S波段拓展具有重要意义。文章介绍了铥离子的能级特点;比较了常用的掺铥光纤放大器基质的优缺点;详细介绍了各种常见泵浦方式的特点。     

掺镨光纤放大器激励效率的理论分析

对１．３μｍ掺镨光纤放大器的有效激励工作情况进行了理论分析，给出了不同的激励波长，工作模式和单，双向两种激励方式情况下放大器增益的计算结果。     

一种宽带放大器用掺铒碲酸盐玻璃光纤的增益特性

研制了一种新型掺铒碲酸盐玻璃TeO2-ZnO-Na2O-Bi2O3,利用Judd-Ofelt和McCumber理论计算了Er3 离子的强度参数、自发辐射几率、吸收截面和发射截面等光谱参数.应用四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,研究了以该掺铒碲酸盐玻璃光纤作为增益介质时光纤放大器的增益特性,模型综合考虑了Er3 离子的能量上转移、交叉驰豫、激发态吸收和放大自发辐射噪声.模拟结果显示,研制的碲酸盐玻璃光纤具有高的信号增益和宽的增益谱特性,在200 mW泵浦功率和多波长信号(-30 dBm× 56 channels)同时输入情形下,最大信号增益和20 dB增益带宽分别超过了40 dB和80 nm,增益谱覆盖了C L波段区域,预示这是一种较为理想的可用于宽带放大的增益介质.同时得出,碲酸盐玻璃光纤结构参数的选择对其增益特性具有重要影响.     

CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器增益特性分析

提出了一种半导体量子点CdSe/ZnS掺杂聚合物光纤放大器。测量了CdSe/ZnS量子点吸收和发射光谱,采用二能级结构和速率方程的方法,全面描述了CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器的增益性能。计算了放大器增益随量子点掺杂光纤长度、量子点掺杂浓度和信号光强度的变化,给出了不同泵浦光强条件下的增益谱线及半高全宽。结果表明,在mW量级的泵浦条件下,CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器可获得35dB以上的增益,获得相同增益所需泵浦光强度只有同类型染料掺杂聚合物光纤放大器的万分之一。泵浦光强与量子点掺杂浓度之间存在最佳对应关系,单位泵浦功率激发的最佳量子点数为6.33×107/mW。在室温下,CdSe/ZnS量子点掺杂聚合物光纤放大器具有550nm～610nm的带宽,含盖了聚合物光纤的低损窗口。