分布式光纤拉曼放大器研制的进展

对分布式光纤拉曼放大器研究的历史、基本原理、优化设计以及现状和进展进行了讨论.对S波段的色散补偿型分布式光纤拉曼放大器以及采用光纤拉曼激光器作为抽运源,在前向抽运和后向抽运条件下,对5kmDCF-50kmG652光纤色散补偿型分布式光纤拉曼放大器增益光谱和噪声谱进行了研究.设计和制作了光纤光栅的增益平坦滤波器,取得了较好的增益平坦效果.FRA-1型分布式光纤拉曼放大器在校园网进行了应用试验,取得了较好的试验效果.     

FRA中增益平坦与抽运光数目的数值模拟与优化

采用神经网络的方法,利用其对于输入、输出参量已知,但解析关系未知的函数具有良好逼近能力的这一特点,构造了双层(2-5-1 型)反向传播(BP)神经网络。利用数值优化技术的 LM 算法训练该网络,获得了宽带拉曼光纤放大器(FRA)中增益带宽、增益平坦度与抽运光数目配置的非线性依赖关系。模拟结果表明:在增益平坦度确定的条件下,不同增益带宽处,抽运光数目必存在下限值。     

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。     

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。     

光纤拉曼放大器现状的研究

拉曼放大器以其能放大任意波长、有较宽的增益谱、较低的等效噪声指数和较好的增益平坦度等,使其成为理想的光纤放大器。它是通过受激拉曼效应实现光放大,同时存在前向泵浦、后向泵浦和双向泵浦三种结构。并能与EDFA进行配合使用,得到性能更好的光放大器。为光纤通讯传输能力升级、光纤放大方案优化的最佳选择。但同时它也存在泵浦功率要求高、增益均衡和偏振相关增益等问题还有待解决。     

10频道“波分复用＋光纤放大器”全光通信实验系统

在国内首次研制了使用１个光纤放大器的１０频道１０２ｋｍ无再生中继“ＷＤＭ＋ＥＤＦＡ”全光光纤传输实验系统。每频道传输码率为１４０Ｍｂ／ｓ或２８０Ｍｂ／ｓＮＲＺ。所用光纤放大器为增益平坦型，小信号增益为３５ｄＢ。系统全部采用国产ＤＦＢ激光器，各频道波长分别为１５３１、１５３５、１５３７、１５４５、１５４７、１５４９、１５５１、１５５９、１５６１ｎｍ，在波长为１５５１ｎｍ的频道内布置了２路频分复用（ＦＤＭ）系统。波长分布遍及整个光纤放大器的通带。经无再生中继传输１０２ｋｍ后，在误码率为１×１０￣（－９）条件下，实测了尚有数ｄＢ以上（最大为１２ｄ８）的功率裕量。系统使用光栅合、分波器作为波分复用和解复用器，频道间隔为２ｎｍ及其整数倍，系统具有１８个频道的能力。     

用打靶法求解双向泵浦的拉曼放大器传输方程

提出了用打靶法计算双向泵浦的拉曼放大器传输方程的算法。该算法不仅可以求解前向泵浦、背向泵浦的拉曼放大器传输方程,也可以计算双向泵浦的拉曼放大器传输方程。该算法利用了先猜测,再修正的逐渐逼近的方法来求解传输方程。利用该算法,对用三波长拉曼光纤激光器泵浦的拉曼放大器进行了优化设计,在波长分别为 1427nm,1445nm 和 1466nm,功率分别为500mW,120mW,400mW 时,获得了 1dB 带宽约为 40nm 的结果,并用试验进行了验证。     

双程泵浦分立式拉曼放大特性的研究

采用后向泵浦的方案,对新型双程放大分立式光纤拉曼放大器(D-DFRA)的增益特性进行了理论计算,并在双程泵浦放大条件下对增益和噪声特性及受激布里渊散射(SBS)效应进行了实验测量,计算与测量结果较好符合.本文的研究表明:对分立式拉曼放大器通过反射机制实现泵浦光的双程泵浦,可在泵浦功率不变和保持较好噪声特性的同时,大大提升放大器的增益和功率转换效率.增益的提升上限取决于系统受激布里渊散射的阈值,在双程泵浦下增益的上限可得到提高.     

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。     

光纤拉曼放大器中级联的受激布里渊散射

在以25kmG652单模光纤为增益介质的光纤拉曼放大器中,观察到了级联的受激布里渊散射。光纤中的双瑞利折射作用导致了二阶布里渊散射光子的出现,加快了二阶布里渊散射的出现。在拉曼增益的作用下,随着二阶布里渊散射的饱和会出现级联的多阶布里渊散射,形成梳状光谱。该梳状光谱也具有明显的阈值特性。在拉曼泵浦功率是1200mW的时候,出现梳状光谱的阈值在1.5到2.5dBm之间。在传输系统中,级联的受激布里渊散射会导致放大器的增益饱和,严重恶化系统的信噪比,因此必须采用增加信号光的带宽或者对信号光进行调制等措施加以控制。但该现象也有可能被用来制造梳状光源。     

光纤陀螺掺铒光纤光源消偏技术

针对泵浦偏振态对高精度光纤陀螺掺铒光纤光源平均波长稳定性产生影响的问题,设计了掺铒光纤光源泵浦消偏的结构,该结构采用Lyot光纤消偏器来对泵浦光进行消偏,理论分析了该结构中Lyot消偏器结构参数的选取.实验验证了掺铒光纤光源的波分复用器具有偏振特性,会影响掺铒光纤光源平均波长稳定性,采用设计的泵浦消偏结构可有效消除波分...     

外腔激光器实现波长变换的理论及实验

理论上从半导体激光器的速率方程出发,利用其增益饱和效应,提出了光纤光栅外腔半导体激光器实现波长变换的理论模型。利用此模型对入射波为高斯波时的波长变换进行了数值模拟。实验实测了光纤光栅外腔半导体激光器的波长变换前后的谱线,得到带宽 0.1nm,边模抑制比为37.9dB 的激光谱线,并且利用此波长的外腔激光器得到了波长转换间隔为 8nm 的激光谱线。理论分析和实验结果证明,光纤光栅外腔半导体激光器在实现波长变换方面具有很好的线性响应特性。     

Standoff detection of high explosive materials at 50 meters in ambient light conditions using a small Raman instrument

We have designed and demonstrated a standoff Raman system for detecting high explosive materials at distances up to 50 meters in ambient light conditions. In the system, light is collected using an 8-in. Schmidt-Cassegrain telescope fiber-coupled to an f/1.8 spectrograph with a gated intensified charge-coupled device (ICCD) detector. A frequency-doubled Nd : YAG (532 nm) pulsed (10 Hz) laser is used as the excitation source for measuring remote spectra of samples containing up to 8% explosive materials. The explosives RDX, TNT, and PETN as well as nitrate- and chlorate-containing materials were used to evaluate the performance of the system with samples placed at distances of 27 and 50 meters. Laser power studies were performed to determine the effects of laser heating and photodegradation on the samples. Raman signal levels were found to increase linearly with increasing laser energy up to approximately 3 x 10(6) W/cm2 for all samples except TNT, which showed some evidence of photo- or thermal degradation at higher laser power densities. Detector gate width studies showed that Raman spectra could be acquired in high levels of ambient light using a 10 microsecond gate width.     

双光纤波分复用网阻塞率研究

研究了双光纤波分复用互联网在不同网络容量使用率时的阻塞率,主要对单光纤网络使用波长变换器和双纤网络在波长数不同时对网络阻塞率的改善情况做了仿真比较,结果表明仅仅在低阻塞率时波长变换器给网络所带来的增益非常有限,双纤网络可以达到其效果。     

一种新型全光纤弹速测量系统的研制

研制了一种新型的利用激光光束反射原理的全光纤弹速测量系统。该系统采用了全光纤结构和光纤耦合器等无源器件,以输出光功率1mW, 工作波长1300nm的半导体激光器作为测试系统的光源,用光纤耦合器进行分光,实现了在一根光纤中同时传输光源和接受目标反射的信号光,避免了复杂的调节和准直过程。该系统结构简单、可靠性高,利用它,成功地测量了霍普金森杆发射的子弹速度,结果表明其速度测量相对不确定度小于1%。     

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。     

WDM与OTDR结合的弱光栅分布式温度传感网络

提出一种基于弱反射布拉格光栅的新型分布式温度传感网络,将WDM与OTDR相结合,采用WDM技术提高光栅的复用容量,利用OTDR对各个弱光栅进行实时检测,以实现光栅的密集串行复用,并提高空间分辨率。使用可调谐脉冲激光为光源,多组不同中心波长弱光栅等间距刻制在一根光纤上。利用一根光纤刻制的三组反射率为3%,中心波长分别为1544.660nm、1545.802nm和1546.900nm的9个FBG进行了温度实验。实验结果表明,在5～80℃的温度范围内,FBG的中心波长随温度变化呈良好的线性,线性度达到99.6%以上,温度测量的分辨率最高达到0.11℃,空间分辨率可达2m。     

稀疏波长变换的WDM光网络阻塞率的分析与计算

本文主要对具有稀疏波长变换的WDM全光网的阻塞率进行分析,首先提出一种模型分析了无波长变换器的L跳路径端到端阻塞率,接着对部分波长变换器的L跳路径的阻塞率进行求解,随后分析了全网的平均阻塞率。研究得到的主要结论是,波长变换器使用的有效性取决于网络的连接度。     

基于光电缆的分布式温度传感网络的实验研究

本文提出增加一根光纤光栅与光电缆绕制在一起,用于监测电缆中的实时温度.采用有限元分析方法,建立了光电缆温度场模型.使用可调谐脉冲激光为光源,在一根光纤上刻制多个相同中心波长的布拉格光栅,即采用全同光栅作为系统的温度传感器,当光电缆线路中温度发生异常时,反射回来的光栅中心波长发生偏移,通过检测反射光中心波长发生的偏移量可...     

Simulation experiments to generate broadband chaos using dual-wavelength optically injected Fabry–Perot laser

Abstract

Broadband chaos can be generated by beating two wavelengths in a hybrid arrangement of Fabry–Perot (FP) Laser and Fiber ring cavity by injecting dual wavelengths. The bandwidth of generated chaos can be controlled by detuning different modes of FP Laser for beating. The bandwidth of generated chaos increased to many folds depending upon the injected strength and wavelength spacing matched to FP laser modes. The bandwidth enhancement in different simulation experiments conducted is optimized by varying different parameters of FP laser and cavity. The waveforms are analyzed and Lyapunov exponents are calculated in order to validate the existence of high bandwidth non-pulsating chaos.