磷硅酸盐掺铋光纤实现O+E波段放大

由于数据流量需求的逐年增加,现有光纤放大器的传输带宽已很难应对光纤通信系统的容量危机,实现扩展波段的光放大被认为是一种解决容量危机的有效方案。不同基质的掺铋光纤的发光范围可以覆盖大部分的传输窗口,因此具有重要的研究意义和广阔的应用前景。报道了一种基于改进的化学气相沉积技术制备的磷硅酸盐掺铋光纤,并测试了其基本参数及放大性能。该掺铋光纤在1550 nm处的背景损耗为21 dB/km,在1240 nm处的吸收系数达0.58 dB/m,非饱和损耗占比为13.6%。通过搭建单级前向泵浦结构测试了该掺铋光纤的放大性能,当输入信号功率为-15 dBm时,采用泵浦功率为460 mW的1240 nm半导体激光器进行泵浦,将光纤长度优化至140 m,实现了O+E波段（1270～1480 nm）的净增益,并在1340 nm处得到了最大增益（21.2 dB）,其3 dB带宽约为55 nm(1310～1365 nm)。     

硫系玻璃基掺铒微结构光纤4.5μm波段中红外信号放大特性

为进一步揭示硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤作为中红外光纤放大器增益介质的可行性,数值求解了800 nm泵浦波长下Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤中Er3+离子数速率方程和光功率传输方程组,理论研究了4.5μm波段中红外信号的放大特性。结果显示,Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤具有较高的信号增益和很宽的增益谱。在50 cm光纤长度上,最大信号增益超过了40 dB,高于30 dB信号增益的放大带宽达到了280 nm(4 420~4 700 nm)。同时,进一步研究分析了4 500 nm波长信号增益与光纤长度、信号输入功率和泵浦功率的关系。研究表明,Ga5Ge20Sb10S65硫系玻璃基掺Er3+微结构光纤是一种理想的可应用于4.5μm波段中红外宽带放大器的增益介质。     

C+L波段宽带增益平坦铋基掺铒光纤放大器的设计

基于光纤放大器增益谱的宽带平坦化发展需要,设计了一个两段铋基掺铒光纤(Bi-EDF)级联并携带一个C波段(1 530~1 565 nm)宽带光纤布拉格光栅(FBG)的双通结构型铋基掺铒光纤放大器(Bi-EDFA),从理论上研究了其对输入信号的放大特性。研究表明:FBG的引入可以使C和L波段(1 570~1 620 nm)信号分别经历不同长度Bi-EDF的双向传输,各自获得高增益放大,实现增益谱的宽带平坦化。在200 mW的1 480 nm双向对称泵浦下,第一级和第二级Bi-EDF长度分别为50 cm和170 cm时,对于波长间隔为2 nm、每路功率为-30 dBm的56路C+L波段信号的输入,Bi-EDFA高于30 dB的增益带宽达到了90 nm(1 530~1 620 nm),平均增益为35.7 dB,增益起伏仅为2.3 dB。同时,噪声系数得到明显改善。研究结果对于研制具有宽带、增益平坦的C+L波段Bi-EDFA具有实际指导意义。     

高掺铒光纤光谱及增益特性研究

对高掺铒浓度光纤的增益及光谱特性进行了实验研究.仅用增益长度2.75米的高掺铒光纤,对于1530nm～1560nm波段0dBm的输入信号,其放大后的输出功率可达+14dBm,且其噪声指数低于4.5dB.所用980nm泵浦源的泵浦功率为80mW.得出掺铒光纤的平坦增益谱宽为30nm(±1dB),其输出功率与输入信号功率呈线性关系.实验测得其1550nm光信号增益为43dB.     

双包层Er—Yb共掺光纤放大器的特性分析

基于速率方程，数值分析了在980nm泵浦下双包层Er-Yb共掺光纤放大器的输出信号功率、增益和噪声特性；讨论了它们随激活光纤长度、输入泵浦功率和输入信号功率关系。结果表明，在小信号情况下，长度为5m的双包层Er-Yb共掺光纤放大器的输出信号功率超过25dBm，增益高于30dB，噪声系数小于4dB。     

铒铥共掺碲基质宽带光纤放大器研究

文章作者分析了铒铥共掺碲基质光纤放大器在980 nm泵浦下Er~(3+)-Tm~(3+)离子之间的能量转移过程,建立了速率方程和功率传输方程,并通过仿真得出了其放大增益随光纤长度和泵浦功率的变化规律.仿真结果表明:通过优化光纤长度和泵浦功率,该放大器可以在1 440～1 540 nm波段得到高达50 dB的平坦增益.     

1．55μm高效掺铒光纤放大器

本文介绍了1．55μm波段由1．48μm泵浦波长泵浦的掺铒光纤放大器的结构和性能。解释了模场直径调节技术对降低掺铒光纤及其连接光纤之间拼接损耗的重要性。在70mW泵浦功率的情况下可实现＞38dB小信号增益，15dBm饱和输出功率（－3dB增益压缩），75％功率变换效率和5dB噪声系数。     

一种新型宽带EDFA及其实验研究

文章提出了一种基于三端口增益平坦滤波器、且在拓扑结构上不同于以往并行或串行结构的掺铒光纤放大器（EDFA）的新结构。理论模拟显示，同常规的并行结构EDFA相比，该新型结构在保证C波段EDFA性能的同时亦可将L波段掺铒光纤（EDF）用量减少48％以上，改善L波段泵浦效率55％以上。实验中，我们在C波段使用两只输出功率分别为106．9和109．6mW的980nm泵浦激光器，两段EDF的长度分别为8．5和9．6m，在L波段我们仅用1只80mW的1480nm泵浦激光器，EDF长度为19．8m。试验结果显示，在C＋L波段内得到的信号增益〉23dB，增益平坦度〈0．6dB，噪声指数在C和L波段内分别〈4．4dB和5.6dB。     

铋镓铝共掺的高浓度掺铒光纤及放大器

研制出了铋镓铝共掺的高浓度掺铒光纤,这种掺铒光纤在1 530 nm处的吸收系数达到了28.5 dB/m.利用这种铋镓铝共掺的高浓度掺铒光纤制成了C波段和L波段的掺铒光纤放大器(EDFA),测试这两种放大器的荧光谱和增益谱线.利用2.5 m的高浓度掺铒光纤制作的C波段EDFA就实现了高增益.利用10 m这种掺铒光纤制作的L波段放大器实现了有效的I波段放大.     

一种小型铒/镱双掺光纤放大器增益特性研究

研究了一种小型铒/镱双掺光纤放大器的增益特性。仅用长度为4.2m的Er/Yb双掺光纤作为增益介质,以1064nm Nd∶YAG固体激光器作泵浦源,获得了1530~1560nm区间的30nm(±1dB)平坦增益谱宽。对于1550nm的信号光,泵浦功率为100mW时,小信号增益为27.95dB,饱和输出功率为8.36dBm。     

Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐玻璃及其光纤的制备和光谱性质

用高温熔融法制备了Er3+/Ce3+共掺铋锗酸盐(Bi2O3-GeO2-Ga2O3-Na2O)玻璃,研究分析了该玻璃中Er3+离子1.5μm波段荧光和上转换发光,Ce3+离子共掺引入的Er3+:4I11/2→Ce3+:2F5/2间能量传递能有效地抑制上转换发光并增强1.5μm波段荧光发射.同时,利用该组分玻璃拉制了包层直径为125 μm的铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤,1310 nm波长处光纤传输损耗为3.4 dB/m.通过对975 nm波长激励下光纤的放大自发辐射(ASE)测试表明,铋锗酸盐玻璃掺Er3+光纤可在1450～1650 nm波长范围获得宽带ASE光谱,因此是一种适用于宽带光纤放大器的增益介质.     

57 W 2.05μm单横模掺铥光纤激光MOPA

基于商用单模掺铥石英光纤设计了高功率2.05μm波段全光纤主振荡功率放大器（MOPA）。以自制环形腔掺铥光纤激光器为种子,利用级联滤波型波分复用器优化长波长种子的光信噪比,基于MOPA结构实现了高效的高功率输出。基于速率方程模型,理论分析了主放大级的注入信号光功率和增益光纤长度的优化关系;实验中在102.6 W的793 nm泵浦功率下获得了输出功率为57 W、光谱线宽为0.08 nm、光信噪比为58.8 dB的单横模激光输出,主放大级斜效率为52.6%。     

适用于光纤放大器的Er3 -Yb3 共掺双包层光纤

研制出一种适用于光纤放大器的Er^3＋-Yb^3＋共掺双包层光纤（EYDCF），它在980nm和1530nm的吸收分别达到16．8dB／m和20．6dB／m，980nm吸收带半高宽达到200nm。在波长为980nm、泵浦功率为2w的条件下，可以得到28．8dBm（760mW）的输出，相比掺Er^3＋光纤（EDF），EYDCF的增益高，所需光纤长度短，所以非线性效应的发生得到抑制。     

S波段光纤放大器的研究

文章介绍了掺铥光纤放大器(TDFA)和增益位移掺铥光纤放大器(GS-TDFA)的基本工作原理.分析了不同的泵浦波长选择.随后,作者提出了一种使用半导体激光器泵浦两级高掺杂掺铥光纤的增益位移放大器方案.采用此方案的光纤放大器在30 nm工作带宽上光增益大于20 dB,饱和输出功率大于17 dBm,噪声指数为5.9～6.2 dB.     

用于U波段高效放大的高锗掺铋光纤

掺铋(Bi)光纤由于其超宽带近红外发光性能引起了广泛关注,然而实现U波段高效放大的高锗(Ge)掺铋光纤在国内依然尚未研制成功,这是因为在掺铋光纤中实现高掺锗是一项极具挑战的工艺难点,同时如何实现Bi向Ge相关铋活性中心高效转化也是一个难题。基于改进的化学气相沉积技术,制备了一种纤芯GeO₂摩尔分数约为42%的高锗掺铋光纤。其吸收测试结果显示,在1650 nm处出现明显的Ge相关铋活性中心的吸收峰。通过单级放大系统表征了其放大性能,在1670 nm处实现了26.3 dB的最高增益,增益效率达0.165 dB/mW。     

一种高稳定DBR 型掺铒光纤激光器研究

研制了一种高功率高边模抑制比及高波长稳定性的DBR型掺铒光纤激光器。该激光器使用980nmLD作为泵浦源,并使用长度为2.75m的高掺杂浓度的掺饵光纤作为增益介质,在1.55μm波段获得了3dB线宽为0.2nm,25dB线宽为0.4nm的激光输出。最大输出光功率25mW,输出功率稳定性±0.01dB,边模抑制比60dB,波长稳定性0.01dB(受光功率计精度的限制),阈值泵浦光功率8.6mW,斜率效率21.7%。     

高功率双包层掺镱光纤放大器

为满足高功率激光系统末级功率提升的要求,研制了高功率光纤放大器,它采用双包层掺Yb3＋光纤作为增益介质,利用泵浦合束器进行泵浦的级联放大。通过有效的热管理及输出稳定技术,对于大信号1053nm波长的输入光,该光纤放大器的增益大于22dB;采用增益均衡技术,20nm带宽范围内增益平坦度小于2dB。     

正反向泵浦下掺铒光纤放大器的增益与自发辐射特性的研究

本文论述了掺铒光纤放大器在正向泵浦、反向泵浦时，它的增益与自发辐射特性的不同，通过对电子工业部第四十六研究所研制的掺铒光纤吸收谱的测量，计算了正向泵浦，反向泵浦时，泵浦光，甘一滤长的荧光功率、荧光总功率及信号光功率随光纤长度的变化，分析了正反向泵浦时，掺铒光纤放大器的荧光谱与增益谱，并讨论了双向泵浦情况下，放大器增益与光纤长度的关系。     

Er^3＋/Yb^3＋共掺光纤放大器小信号放大特性

基于速率方程,文中研究了双包层Er^3＋/Yb^3＋共掺光纤放大器小信号放大时的放大特性和噪声特性。结果表明：双包层Er3＋/Yb3＋共掺光纤放大器对波长为1550nm的小信号具有良好的放大特性,反向泵浦,当泵浦功率超过2W时,放大增益可超过60dB;同时,该放大器对C波段的小信号亦具有良好的放大特性,其3dB增益带宽达到54nm。该研究进一步表明双包层Er^3＋/Yb^3＋共掺光纤放大器在C波段具有良好的噪声特性,小信号放大时,噪声系数接近于EDFA的噪声极限。     

一种高稳定DBR 型掺铒光纤激光器研究

研制了一种高功率高边模抑制比及高波长稳定性的DBR 型掺铒光纤激光器。该激光 器使用980nm LD 作为泵浦源,并使用长度为2. 75m 的高掺杂浓度的掺饵光纤作为增益介质,在1. 55μm 波段获得了3dB 线宽为0. 2nm ,25dB 线宽为0. 4nm 的激光输出。最大输出光功率25mW ,输出功率稳定性±0. 01dB ,边模抑制比60dB ,波长稳定性0. 01dB (受光功率计精度的限制) ,阈值泵浦光功率8. 6mW ,斜率效率21. 7 %。