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。     

双抽运光参量放大的增益特性

在相同条件下(如抽运光功率、信号光功率等),与单抽运相比,双抽运光参量放大(OPA)的增益大,增益带宽宽.由于信号光的增益特性与参量增益系数直接相关,因此,在建立高非线性光纤(HNLF)光参量放大的理论模型的基础上,对相位匹配条件、参量增益以及信号光饱和增益的特性进行了分析讨论,采用有限差分法,对增益饱和的特性进行了模拟.结果表明,参量增益和光纤参数、输入抽运光以及信号光的波长、功率有关,而信号光的饱和增益和输入抽运功率有关.     

Noise Statistics in Fiber Optical Parametric Amplifiers

In this paper, we show both theoretically and experimentally that the probability density function of the intensity of an amplified signal by parametric amplifiers subject to a pump with excess noise is highly asymmetric. This is due to the nonlinear relationship between the optical pump power and the parametric gain. Because of this, the relationship between the noise figure (NF) and the bit error rate (BER) is modified, compared with that predicted by the chi² theory, which is an effect that is notable at large NFs and low BERs. The difference in predicted BER can be of several orders of magnitudes between the correct theory and the chi² approximation in single-stage parametric amplifiers. We also show that in the limit of many cascaded parametric amplifiers, the statistics of the noise of an amplified optical signal approaches chi². Furthermore, the BER of a parametric amplifier is generally lower compared with erbium-doped fiber amplifiers for the same NF values if we assume quantum-limited amplification     

掺铒光纤放大器的增益锁定

本文从掺铒光纤放大器的速率方程理论模型出发、根据光功率传输方程，对多个WDM信道传输时EDFA动态特性进行了模拟分析。提出了以某一路信道进行反馈从而实现增益锁定的方案，模拟计算结果表明，当EDFA的输入功率不超过形成激光振荡所容许的最大输入功率时，以某一路信道信号光进行反馈可以实现增益的稳定锁定；增益锁定作用的时间响应相当快，达到稳态增益锁定值的时间小于5ms；当上下信道或信道功率变化时，增益锁定仍然十分有效。     

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     

双包层塑料光纤放大器增益特性的研究

依据双包层光纤的截面特征,给出了适用于双包层结构光纤放大器的速率方程和功率传输方程,并用数值方法对不同结构的双包层塑料光纤放大器的增益特性进行了分析,结果表明:,偏心结构双包层塑料光纤放大器在提高信号增益的同时,又可有效地避免有机染料发生热漂白.     

Extending the Gain Bandwidth of Combined Raman-Parametric Fiber Amplifiers Using Highly Nonlinear Fiber

The authors demonstrate extended flat gain bandwidth by combining Raman and parametric processes. The increase in bandwidth is accomplished by extending the Raman gain region to the longer wavelength side of the Raman gain by using parametric gain. Two different configurations of the amplifier are investigated. The associated gain and bit error performance is characterized. A gain of about 15 dB, with gain flatness of 5 dB is measured.     

Mitigating PMD in Fiber Optical Parametric Amplifiers With Alternating Fiber Twists

We show by means of analytical calculations and numerical simulations that the impact of polarization-mode dispersion (PMD) on the gain spectrum of fiber optical parametric amplifiers (OPAs) can be reduced by imposing twists along the fiber axis. Alternating twists are used in order to cancel the induced circular birefringence.      

光纤放大器中的增益色散与增益饱和效应

光孤子在含光纤损耗、非线性增益饱和、增益色散效应的光纤放大器中传输时,得到非线性薛定谔方程,在一定条件下,由行波法得到的孤子解讨论了高阶效应对孤子传输的影响。由此进一步发现,增益色散效应的存在使孤子解的形式变为类孤子型,孤子放大器的高增益态是非常有利于孤子的传输,所得结论与数值解结论相符。     

Robustness Optimization of Fiber Index Profiles for Optical Parametric Amplifiers

Optical fibers with index profiles that are optimized for broadband double pumped parametric amplifiers are thoroughly investigated. The analysis includes random variations in the radii of the profile along the fiber length (introduced in the fabrication process). By optimizing the fourth order dispersion parameter and the effective area we obtain fiber designs that provide flat spectral gain over 200 nm with 3.5 W pump lasers and, at the same time, have robust operation wavelength against fluctuations of up to 1% in the radii of the index profile. These fibers show positive and very small forth order dispersion. Our results indicate that in such low dispersion fibers, the sixth order dispersion parameter must be considered in the optimization algorithm.      

光纤放大器中有限增益带宽对自相似脉冲放大演化的数值研究

通过求解包含超高斯增益系数滤波项的分布增益非线性薛定谔方程,模拟研究了短脉冲在有限增益带宽指数增益光纤放大器中的自相似演化行为及其差异。结果表明脉冲在不同指数增益分布放大器中传输时都会受到增益带宽的限制。相同输入脉冲在相同长度、相同总增益的指数上升、下降和双向分布放大器中放大时,在双向分布放大器中输出能量最高,输出脉冲线性啁啾特性最好,指数下降放大器输出能量最低,输出脉冲线性啁啾特性最差,指数上升放大器居两者之间。另外,总增益相同时,无论是指数上升、下降和双向分布放大器,初始增益系数较小,输出脉冲能量较高,脉冲线性啁啾特性较好。     

光纤光参量放大增益特性的研究

分析了光纤光参量放大过程泵浦光与信号光的非线性相互作用，得到信号光增益G_s。进一步分析G_s，获得其增益带宽特性，只有在泵浦波长大于光纤零色散波长时才有增益，带宽约为50nm。     

PPLN晶体中不同非共线结构光参量放大过程的带宽与增益特性

利用非共线相位匹配方法,研究了不同极化周期和不同非共线结构下周期极化铌酸锂晶体(PPLN)中的光参量放大(OPA)带宽与增益特性.光谱带宽和增益通过对相位失配进行泰勒级数展开并保留到二阶级数项得到,在计算过程中考虑到了晶体极化周期、非共线入射结构、PPLN晶体长度以及抽运光强度的影响.计算结果表明,参量带宽和增益带宽具有相似的特性,而且PPLN晶体的周期和非共线入射结构会对光参量放大的光谱带宽产生一定的影响,在同一波长处,通过调节晶体周期或非共线结构可以获得更大的带宽.在对增益的研究过程中发现,与增加抽运光强度相比,增加晶体的长度能更有效地增强参量增益,但是PPLN晶体的周期和非共线入射结构对增益几乎没有什么影响.     

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。     

光纤光参量放大器及其应用

评述了基于光纤的光参量放大器的理论基础，介绍了这种器件在光通信领域的应用情况，最后展望了这一领域的研究前景．     

光纤光参量放大器及其应用

评述了基于光纤的光参量放大器的理论基础,介绍了这种器件在光通信领域的应用情况,最后展望了这一领域的研究前景.     

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.     

掺铒光纤放大器的动态增益均衡

波分复用系统对掺铒光纤放大器增益的动态平坦提出了严格的要求，为此人们设计了各种动态增益均衡器以实现EDFA的增益谱的平坦化。现有的各种动态增益均衡技术分静态和动态两种。我们讨论了几种不同类型的动态增益均衡方法，详细并举例分析几种典型的动态增益均衡器基本结构、工作原理、适用范围及其优缺点。最后对未来动态增益均衡器的发展作了展望。     

光纤参量放大器增益特性的理论与仿真分析

为了优化光纤参量放大器的增益特性,利用理论分析,对FOPA在不同光纤长度、不同泵浦光功率及不同光纤非线性系数下的增益与带宽特性进行了比较与分析。结果表明:使用较长的高非线性光纤、较大的泵浦光、或较大的非线性系数,均可提高FOPA的增益,增益带宽也可随着泵浦光功率和非线性系数的增大而增大。此外,利用仿真模拟对理论分析结果进行了验证。虽然,仿真结果与理论分析结果间略有偏差,但仿真结果依然较好的验证了理论结果的正确性与可行性。