基于少模掺铒光纤的10模式光纤放大器

对于模分复用系统,结合高模式增益和宽带宽增益特性的少模掺铒光纤(FM-EDF)放大器具有较高的应用价值。利用改进的化学气相沉积法(MCVD)结合溶液法制备了一种新型FM-EDF。该FM-EDF在976 nm和1 530 nm处的吸收系数分别为10.6 dB/m和35.0 dB/m;由COMSOL软件中有限元差分模块理论计算可得,其可支持10个空间模式(LP₀₁、LP_11a/b、LP_21a/b、LP₀₂、LP_31a/b以及LP_12a/b模式)的光传输。基于该FM-EDF搭建了全光纤放大系统并对其光模式放大特性进行了实验研究,研究结果表明,该光放大系统在40 nm带宽(1 525～1 565 nm)范围内获得10个模式的增益均大于17.0 dB,且差分模式增益均小于0.5 dB。因此,FM-EDF放大技术在模分复用系统中的广泛应用可进一步扩展光纤通信容量,具有重要的实际应用意义。     

同时输出LP01/LP11模式的布里渊少模光纤激光器研究

为了获得光纤激光器的基模LP₀₁和高阶模式LP₁₁同时输出,采用环形腔结构,少模光纤的受激布里渊散射效应和单模掺铒光纤的增益共同提供腔内放大,利用模式选择耦合器进行腔内模式间的转换,单模/少模光纤耦合器分别提供激光输出。实验结果表明,LP₀₁模式和LP₁₁模式能够同时输出,和种子光相比波长偏移均为0.12 nm,输出光谱信噪比分别为22.69 dB和74.827 dB,功率转换效率分别为4.6×10^-3%和7.827%,波长稳定性分别为0.54 nm和0.026 nm,功率稳定性分别为3.277 dB和1.262 dB。研究结果可为多输出模式光纤激光器的后续应用提供参考光源。     

1.47μm LD泵浦掺铒光纤放大器的实验研究

本文报道了采用国产器件进行的1.47μm激光二极管(LD)泵浦的掺铒光纤放大器的实验结果。采用模场匹配技术使标准单模光纤(MFD=9.125μm)与掺铒光纤(MFD=3.88μm)之间的熔接损耗降至0.2dB。研究了放大器的增益特性,获得了24dB的小信号增益。     

少模掺铒光纤放大器的等效掺铒浓度仿真方法研究

提出一种少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA）仿真方法，通过引入泵浦相关的等效掺铒浓度参数来拟合双向泵浦实验数据，并用VPI软件高效仿真FM-EDFA的级联传输性能。采用光隔离波分复用器（IWDM）开展了LP01和LP11两模双向泵浦放大实验，验证了上述仿真方法的可行性。通过优化前后向泵浦功率的比例，设计了一款模式增益约为11 dB的均衡FM-EDFA；仿真结果表明，该FM-EDFA循环传输10次后的差模增益和光信噪比分别为0.56 dB和27 dB，大于32 GBaud DP-32QAM模分复用信号传输系统纠后无误码所要求的光信噪比阈值。     

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.     

掺铒光纤放大器的研究进展

近几年来,掺铒光纤放大器作为1.5μm通信窗口的光通信新器件,得到了广泛重视。掺铒光纤放大器作为功率放大器、在线中继器或前置放大器,已进入Gbit/s长中距离光通信传输实验阶段。本文介绍了掺铒光纤放大器的基本原理,综述了掺铒光纤放大器的研究进展及最新成果。     

多芯掺铒光纤的制备及其放大性能

空分复用技术被认为是未来实现光纤通信容量升级扩容的关键技术。传输距离是决定空分复用系统应用场景的关键,空分复用系统中信号的传输离不开放大器对损耗的补偿,因此,基于多芯掺铒光纤的空分复用光放大器是空分复用技术走向实用化的核心器件。本文基于改进的化学气相沉积技术结合打孔法制备了七芯掺铒光纤,并搭建了纤芯独立泵浦多芯光纤的放大系统,测试了七芯掺铒光纤的放大性能。在输入信号为0 dBm,泵浦光功率为350 mW的条件下,测得七芯掺铒光纤纤芯在C波段(1526～1566 nm)的平均增益为14 dB,平均噪声指数小于6 dB,不同纤芯间的增益差小于5 dB。     

基于模分与波分混合复用的直接检测光纤传输系统研究

光纤中线性偏振模式的选择是影响模分复用系统传输质量的关键因素。为此首先设计了基于模分与波分混合复用的直接检测光纤传输系统;其次,基于光纤中线性偏振模式理论,利用Optisystem15.0软件仿真研究LP₀₁、LP₁₁、LP₀₂、LP₁₂、LP₂₁5个模式在该光纤传输系统中的传输特性;然后,将LP₀₁、LP₁₁、LP₀₂、LP₁₂四模式复用,仿真得到了折射率渐变多模光纤纤芯半径在19～25μm范围内变化时,各通道Q因子均在7以上的纤芯半径最优化值为21～22μm,且此最优值不随传输距离而变化;最后,在八通道混合复用系统中采用直接检测方式实现了误码率在10^-9以下的2.0 km短距离传输。     

掺铒光纤放大器的最佳光纤长度和增益特性

本文用三能级系统的速率方程建立了掺铒光纤放大器近似理论模型。在有激发态吸收时，各种泵浦波长下均获得了掺铒光纤的最佳长度。就增益随信号光及泵浦光光强的变化作了分析。通过对增益谱分析发现改变掺铒光纤长度可改变增益带宽，为掺铒光纤放大器在波分复用光纤通信系统中的应用提供了依据。     

基于双耦合环辅助的低串扰6-LP光纤设计

为了降低少模光纤中的模间串扰,提出了一种新型双耦合环辅助的少模光纤结构设计。首先用COMSOL仿真软件对6-LP光纤结构进行建模,并分析了影响模式间耦合的主要因素,然后对双耦合环结构的5个参数进行仿真分析。结果表明,在6-LP少模光纤中,LP₂₁模和LP₀₂模的有效折射率最接近,其差值是影响串扰的主要因素;该结构中LP₂₁模和LP₀₂模的最小模间折射率差为1.5×10^-3,是同等条件下传统阶跃结构的1.88倍,少模光纤中的模间串扰问题得到有效缓解。     

环形芯掺铒涡旋光纤的放大特性研究

提出了一种基于环形芯结构的掺铒涡旋光纤。针对该涡旋光纤的放大性能，分析了其高折射率环和掺杂区域宽度对增益性能的影响。仿真结果表明，该光纤可支持1～2阶涡旋光模式，且C波段内的模式增益均高于35.4 dB。通过搭建实验装置对环形芯掺铒涡旋光纤的放大性能进行了测试。实验结果表明，在1530 nm波长处涡旋光的模式增益最大值高达32.6 dB。此环形芯掺铒涡旋光纤可广泛应用在长距离、大容量的空分复用光纤通信等领域中。     

空间光通信中空间辐射对光纤放大器性能的影响

以60Co为辐射源, 通过地面辐射模拟实验, 对掺铒和铒镱共掺两种光纤放大器的性能变化进行了对比分析。实验结果表明, 在总剂量为40 krad的低剂量轨道辐射环境中, 信号光通过这两种光纤放大器后, 其中心波长及半宽都没有发生显著变化, 这为光纤放大器能够应用于空间光通信提供了保证; 在辐照过程中掺铒光纤放大器的增益下降3.91 dB, 而铒镱共掺光纤放大器的增益下降17.60 dB, 表明镱离子的存在使得铒镱共掺光纤放大器的抗辐射性能要明显弱于掺铒光纤放大器, 这也为不同发射功率下的空间光通信系统在选择合适类型的放大器时提供了一个有益的参考。     

运用长周期光纤光栅实现EDFA的增益平坦化

针对Perilli公司生产的OP 980型掺铒光纤放大器 (EDFA)的增益谱不平坦特性 ,运用紫外写入的方法研制成使其增益平坦化的长周期光纤光栅增益平坦化器件 ,实现了该掺铒光纤放大器在 30nm范围内的增益谱波动小于± 0 4dB。     

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。     

光纤CATV用掺铒光纤放大器的简化分析

在不考虑放大自发辐射(ASE)对掺铒光纤放大器(EDn)饱和特性影响的条件下,推出了掺铒光纤放大器(EDFA)三能级系统功率传输的解析表达式,简化了理论分析,所得结果也适用于二能级系统.根据该简化分析方法具体计算了前向泵浦时光纤CATV用掺铒光纤放大器(ED队)的信号增益曲线.计算表明,当信号增益约在25db以下,即在光纤CATV用掺铒光纤放大器(EDFA)的工作范围内,简化分析所得的计算结果与较精确的数值计算结果一致.     

级联EDFA系统中偏振相关增益特性的研究

掺铒光纤放大器的偏振相关增益是导致放大器增益不平坦的一个重要原因,进而影响长距离光纤通信系统、长距离光纤传感系统的信号质量.本文从理论模拟角度研究了级联掺铒光纤放大器的偏振相关增益对光纤中所传输通信光信号的影响.重点研究了掺铒光纤非均匀展宽情况下,偏振相关增益受传输信号功率、信道个数、级联EDFA个数、等因素的影响,并给出了定性结论.     

反向泵浦光纤拉曼放大器的实现与传输实验

文章设计并实现了C L波段4泵浦光纤拉曼放大器(FRA),讨论了泵浦驱动电路的设计及掺铒光纤放大器(EDFA)与FRA 150 km混合传输的传输性能.实验结果表明,驱动电路可以稳定可靠地工作,当拉曼放大器的增益＜5 dB时,信号的误码性能不会得到显著提高.实验结果可为EDFA与FRA混合传输系统中增益的配置提供参考.     

混合拉曼光纤放大器的实现

在拉曼光纤放大器(FRA)和掺铒光纤放大器(EDFA)理论建模的基础上,设计并制作了双波长泵浦的FRA和EDFA相结合的混合光纤放大器,获得了较为平坦的(±1dB),80nm(1533～1613nm)的增益带宽,峰值增益达到了近16.5dB,带内平均增益为15.5dB.     

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．     

1480nm泵浦的掺铒光纤放大器的小信号特性分析

本文对低泵浦功率下１４８０ｕｍ泵浦的掺铒光纤放大器的特性进行了数值分析，分别给出了正、反向泵浦下小信号（１μＷ）输入时掺铒光纤放大器的增益－泵浦功率和噪声指数－泵浦功率曲线，说明了低泵浦功率对掺铒光纤放大器特性的影响。