双泵浦两段高非线性光纤级联的光纤参量放大器

提出和设计了一种宽带宽、高增益和增益平坦的光纤参量放大器,它具有双泵浦和两段高非线性光纤级联的结构.选择光纤的四阶色散系数作为优化的指标之一,用普通的数组循环计算法,对双泵浦及两根高非线性光纤组成的系统进行模拟,获得了峰值增益62.46 dB,起伏小于5 dB,带宽高达424nm的光纤参量放大器.     

级联光纤参量放大器带宽拓宽的理论研究

在小信号条件下,结合相位补偿,推导了四波混频耦合方程,得出了级联光纤参量放大器(CFOPA)的理论输出增益和相位表达式,借以对CFOPA带宽增益特性进行分析,并与单段光纤参量放大器(SFOPA)相关特性做了比较.分段数N=10时,CFOPA的3 dB带宽町以达到67.2 nm,而SFOPA则只有12.6 nm,即通过级联增加了54.6 nm.同时,若考虑光纤损耗及级联熔接损耗后,CFOPA的3 dB带宽将保持不变,而峰值增益降低.研究表明,将色散位移光纤(DSF)进行多段级联相位补偿可有效提高其放大带宽;在DSF长度、抽运光功率或闲频光初始功率给定时,CFOPA的增益带宽较SFOPA有明显增加,且具有更好的增益平坦度.     

级联光纤参量放大器的增益特性分析

首先介绍了级联结构光纤参量放大器的工作原理,即通过两种光纤色散补偿来平坦信号输出增益。其次推导出小信号近似下单泵浦级联光纤参量放大器的信号输出增益表达式,并在此基础上利用Matlab软件对影响增益特性的各个参数进行数值分析。结果表明,级联光纤参量放大器的峰值增益与增益带宽,受到分段数、泵浦光功率、泵浦波长、色散补偿光纤(DCF)长度、高非线性光纤(HNLF)的零色散波长、HNLF长度、HNLF非线性系数和HNLF色散斜率的影响。     

光纤参量放大器增益带宽拓宽技术

光纤参量放大器在当今高速WDM光纤通信系统中有广泛的应用前景，宽带宽是其主要特性之一，本文在分析诸如光纤的色散平坦斜率、零色散波长及双折射因素对光纤参量放大器增益带宽的影响的基础上，论述了拓宽增益带宽的几种方法和设计技术。     

光纤参量放大器的最新进展

从单抽运和双抽运光纤参量放大器两种结构展开论述,着重介绍了光纤参量放大器对信号的放大能力及双抽运光纤参量放大器作为波分复用或密集波分复用系统放大器的可能性和所面临的问题,表明具有高增益和宽带宽的光纤参量放大器有可能成为新一代的光放大器.最后介绍了波长转换器方面的最新进展及双抽运偏振态相互正交时的光纤参量放大器在波长转换方面的独特性能.     

利用参量放大效应测量光纤的非线性系数和色散参数

通过对理想条件下得出的光纤参量放大增益解析解和相位匹配关系表达式进行修正,得出在光纤有损耗 时,小信号峰值增益和光纤非线性系数成正比以及光纤色散参数和峰值增益波长与抽运光波长的差成反比两个近 似表达式。以此为基础提出:只要在直流抽运光作用下测出小信号峰值增益以及增益峰值波长与抽运波长之差, 然后通过简单的代数运算就可以得出光纤的非线性系数和色散参数。实验中,分别用两个不同波长的抽运光,对 一卷长度为1450m的高非线性色散平坦光纤(HNLF)的非线性系数和色散参数进行了测量。测得非线性系数为 γ=11.8W-1·km-1,色散斜率在1550nm附近为S=0.0157ps/(nm2·km)。其中,色散斜率测量值和商家给定的 值之间误差不超过5%。对在测量中抽运光和信号光之间由于拉曼放大作用所带来的增益谱不对称性进行了讨论。     

光纤光学参量放大器的增益特性研究

介绍了光纤光学参量放大器的理论,基于耦合波方程推导出光纤光学参量放大器的增益表达式.以增益表达式为基础,详细分析了在典型参数下光纤光学参量放大器的性能.在单泵浦情况下,对不同光纤长度、不同泵浦功率及不同泵浦波长的光纤光学参量放大器做了性能分析.在双泵浦情况下,对不同泵浦波长的光纤光学参量放大器做了性能分析.研究结果表明,在典型参数情况下的双泵浦光纤光学参量放大器具有较好的特性.     

色散补偿型光纤拉曼放大器的增益和噪声指数的实验研究

对S波段的色散补偿型分布式光纤拉曼放大器(FRA)进行了研制。本放大器中采用了先进的光纤拉曼激光器作为抽运源,并对5km DCF-50km G652光纤色散补偿型分布式FRA分别进行了前向抽运和后向抽运,测量了其前向和后向增益光谱和噪声谱,结果表明后向抽运方式在增益和噪声特性方面优于前向抽运方式。对色散补偿型分布式FRA在后向抽运方式下的增益和噪声指数随抽运功率的变化而变化的规律进行了实验研究,结果表明其增益随抽运功率的增大而增大,噪声指数随增益的增大而减小。为比较色散补偿型分布式FRA和分布式FRA在增益和噪声方面的性能,分别测量了上述两种光纤拉曼放大器在后向抽运方式下的增益谱和噪声指数谱,结果表明：5km DCF-50km G652光纤制成的色散补偿型分布式FRA的增益和噪声特性,均优于由50km—G652光纤制成的分布式FRA。本文对实验结果进行了理论分析。     

TDM抽运光纤拉曼放大器增益平坦的研究

讨论了分时复用(TDM)抽运光纤拉曼放大器的增益平坦特性,基于拉曼增益谱理论,建立了光纤拉曼放大器的开关增益与光纤特性的关系表达式.通过数值模拟发现,信号增益平坦随抽运功率组合的不同有规律地起伏变化.通过优化抽运功率组合,实现了TDM抽运光纤拉曼放大器增益的平坦化.     

色散补偿型光纤拉曼放大器的增益和噪声指数的实验研究

对S波段的色散补偿型分布式光纤拉曼放大器(FRA)进行了研制。本放大器中采用了先进的光纤拉曼激光器作为抽运源,并对5 km DCF-50 km G652光纤色散补偿型分布式FRA分别进行了前向抽运和后向抽运,测量了其前向和后向增益光谱和噪声谱,结果表明后向抽运方式在增益和噪声特性方面优于前向抽运方式。对色散补偿型分布式FRA在后向抽运方式下的增益和噪声指数随抽运功率的变化而变化的规律进行了实验研究,结果表明其增益随抽运功率的增大而增大,噪声指数随增益的增大而减小。为比较色散补偿型分布式FRA和分布式FRA在增益和噪声方面的性能,分别测量了上述两种光纤拉曼放大器在后向抽运方式下的增益谱和噪声指数谱,结果表明: 5 km DCF-50 km G652光纤制成的色散补偿型分布式FRA的增益和噪声特性,均优于由50km-G652光纤制成的分布式FRA。本文对实验结果进行了理论分析。     

常规DSF光纤参变放大器的带宽拓宽研究

为了拓宽常规色散位移光纤(DSF)型双抽运光纤参变放大器(FOPA)的放大带宽,提出了用DSF和单模光纤(SMF)级联来构造周期色散补偿双抽运FOPA的思想。利用SMF正的二阶色散以减小DSF负的四阶色散引起的相位失配,从而达到有效拓宽FOPA放大带宽的目的。结合四波混频耦合方程对该双抽运FOPA进行仿真研究,得到拓宽为69nm的放大带宽的结果。结果表明,光纤长度一定时,采用给出的最佳补偿光纤长度进行色散补偿,可有效减小因DSF四阶色散引起的相位偏移,进而拓宽放大带宽;分多段级联进行色散补偿时,可进一步拓展放大带宽。     

高非线性光纤中受激布里渊散射的抑制和光参量放大

受激布里渊散射 (SBS)的抑制是实现光纤参量放大的重要技术要求 ,已有文献报道多采用对抽运光进行相位调制的方法 ,将光功率分散到多个频率分量上来达到这一目的。提出一种二次调相的方法 ,在已有 2GHz相位调制的商品光源上施加 36 5MHz的二次相位调制 ,将高非线性光纤 (HNLF)的受激布里渊散射阈值由未加任何调制时的 10dBm至少提高到 2 3 5dBm ,达到了参量放大的要求。在此基础上 ,进行了连续波 (CW )抽运的光纤参量放大实验。实验中采用长度为 14 5 0m ,非线性系数γ =11 9W-1km-1,色散斜率S =0 0 15 5ps/(nm2 ·km)的高非线性光纤 ,使用外腔可调谐激光器 (ECL)作为信号光源 ,小信号增益带宽达到 2 6nm(增益 >10dB) ,峰值增益达到2 4dB。同时还观察到了由于非线性拉曼放大作用造成的长波长信号光增益大于短波长信号光增益的不对称性。     

光纤参量放大的最新进展

分析了提高光纤参量放大增益、扩展带宽、降低偏振灵敏度的几种重要方法,全面综述了光纤参量在分立式集中放大、透明的波长转换、归零脉码生成、O—TDM开关、全光抽样、可擦除全光缓存、3R再生等方面的典型应用。     

1.55-μm supercontinuum based on dispersion-flattened photonic crystal fiber

A dispersion-flattened photonic crystal fiber with normal dispersion is designed for generating flat wideband supercontinuum, and the supercontinuum generation in this fiber is numerically analyzed. The results show that by appropriately designing the photonic crystal fiber, it can achieve flattened dispersion in the normal dispersion region. It is found that a fiber characterized by a flattened dispersion with a small normal dispersion is suitable for a flat wideband supercontinuum generation. In the process of spectral broadening, self-phase modulation effect plays a dominant role. By filtering the supercontinuum, pulses with different central wavelength over a wide spectral range can be obtained. The pulse width is determined by the bandwidth of the filter.     

1.55-μm supercontinuum based on dispersion-flattened photonic crystal fiber

A dispersion-flattened photonic crystal fiber with normal dispersion is designed for generating flat wideband supercontinuum, and the supercontinuum generation in this fiber is numerically analyzed. The results show that by appropriately designing the photonic crystal fiber, it can achieve flattened dispersion in the normal dispersion region. It is found that a fiber characterized by a flattened dispersion with a small normal dispersion is suitable for a flat wideband supercontinuum generation. In the process of spectral broadening, self-phase modulation effect plays a dominant role. By filtering the supercontinuum, pulses with different central wavelength over a wide spectral range can be obtained. The pulse width is determined by the bandwidth of the filter.     

三波混频光参量放大器中带宽的研究

对三波混频光参量放大器中参量过程的带宽进行了研究 ,给出了具有普遍意义的参量带宽和增益带宽的数学显式模型 ,这些模型引入了非线性晶体长度、群速、色散、增益系数等变量对带宽的影响 ,依据这些模型对影响参量放大器中带宽的各种因素进行了模拟计算、分析和比较 ,结果表明 :信号光和闲置光之间的群速度失配是影响参量放大过程带宽的主要因素 ,当信号光和闲置光之间实现群速度匹配时 ,可以获得最宽的带宽 ,因此对于任何三波混频光参量放大器中的参量过程 ,都可以通过选择合适的非共线角、非线性晶体长度、抽运光强度来获得最宽的带宽 ,从而支持超宽带增益     

高性能光纤参量放大器的设计与应用

近年来,光纤参量放大的发展非常迅猛。分析了提高光纤参量放大增益、扩展带宽、降低偏振灵敏度的几种重要方法,并就光纤参量在分立式集中放大、透明的波长转换、归零脉码生成、OTDM开关、全光抽样、可擦除全光缓存、3R再生等方面的典型应用进行了全面综述。光纤OPA在DWDM系统、全光网等领域将有非常广泛而重要的运用。