基于粒子群优化算法的级联喇曼光纤放大器

为了在较高的净增益条件下实现最小化喇曼增益平坦度,采用粒子群优化算法对As-S光纤与碲基光纤级联的光纤放大器各抽运光参量优化配置的方法,进行了理论分析和实验验证。结果表明,应用上述方法对得到的3组优化结果进行对比,在带宽为40nm的级联喇曼光纤放大器上,达到了平均增益为53.25dB、增益平坦度为0.30dB的较高性能。与传统光纤放大器和现有的级联光纤放大器相比,使用粒子群优化算法对各抽运光的功率和波长优化后,会使级联光纤放大器性能明显提高,这在未来的光纤通信中具有一定实用价值。     

全光纤结构高增益脉冲光纤放大器的实验研究

为了探讨多级级联掺镱光纤放大器的脉冲放大特性,采用主振功率放大技术(MOPA),实验研究了3级级联、全光纤结构的高增益脉冲激光放大器。通过优化各放大级增益光纤的长度和抽运光功率的大小,在保证高放大增益的同时,抑制了掺镱光纤中自发辐射光的自生激光振荡,并对第2放大级进行了结构优化。在脉冲激光放大过程中实现了中心波长1064nm、脉冲宽度19ns、重复频率5kHz、峰值功率3.8kW、总放大增益达43.8dB的稳定激光输出。同时,制作完成了1台结构紧凑、全光纤结构的脉冲光纤放大器样机,对重复频率1Hz的低频脉冲信号进行了放大实验,也得到了43.2dB的输出信号增益。结果表明,本脉冲光纤放大器对低频脉冲信号有很好的放大效果。     

超宽带Er,Tm共掺石英光纤放大器稳态研究

分析了波长为980nm激光抽运下的Er3+,Tm3+共掺石英光纤放大器的工作原理,并根据此工作原理,建立了Er3+与Tm3+之间能量转移过程的数学模型。基于速率方程和功率传输方程,数值模拟了此种光纤放大器稳态工作特性,给出了不同光纤长度、不同输入抽运功率以及不同掺Tm3+浓度下多路光信号放大时输出信号功率谱的变化规律。仿真结果表明,当输入抽运功率为400mW时,Er,Tm共掺石英光纤放大器的3dB带宽可达90nm(比传统掺Er3+光纤放大器的增益带宽大两倍以上),平均增益可达10dB,可用于未来密集复用系统(DWDM)中的宽带放大器件。     

基于粒子群算法的拉曼光纤放大器的多抽运源优化

基于粒子群算法(PSO)提出了一种优化多波长抽运拉曼光纤放大器的新方法。只要给定信号光的波长分布、功率、抽运光的个数、抽运光的波长和功率变化范围．再根据其他已知的光纤参数．就能优化出满足指定平均开关增益大小、指定增益平坦度所需的抽运源参数．包括各个抽运源的波长和功率。采用该方法对一个C波段的拉曼光纤放大器进行了优化．仅应用两个抽运光源就实现了平均开关增益分别为32dB、20dB、l7dh相应最大增益波动分别为的拉曼光纤放大器的设计．得到了各抽运光源的优化波长和优化功率。     

全光纤结构的两级分布式窄线宽双包层光纤放大器

利用主振荡一功率放大(MOPA)技术,实验研究了两级级联、全光纤结构的窄线宽连续激光放大器.其中,以20dB光谱线宽0.078nm的窄线光纤激光器为信号光源,两个放大级中分别采用光纤侧面耦合器,(6+1)X1光纤合束器实现抽运光功率的耦合.以及使用1053nm单模纤芯的双包层掺镱光纤、大模场面积的掺镱双包层光纤作为增益光纤.在伞光纤结构放大器中,对第二级放大级中(6+1)X1抽运光注入端的反向传输光的光谱和功率进行了监测和分析.通过优化增益光纤的长度,抑制了掺镱光纤中自发辐射光的自牛激光振荡.在窄线宽激光放大过程中实现了中心波长1053 nm.总放大增益27.6 dB,功率16.09 W的稳定激光输出,没有发现受激布里渊散射和受激拉曼散射等非线性效应.     

具有高阶色散双抽运级联光纤参量放大器的增益

利用一组耦合方程,在理论上推导出了双抽运、三段光纤级联结构的参量放大器的增益表达式。研究表明在双抽运情况下,光纤参量放大器(FOPA)的增益随光纤长度、抽运光功率的增加而变大;同时,增益的大小和平坦性能也受到光纤色散特性的影响,从反常色散区到正常色散区,增益带宽逐渐变小,增益不平坦性有一定的改善;在二阶色散系数不变的情况下,光纤参量放大器增益带宽随四阶色散数的增加而减小。采用多段光纤级联结构,可以均衡光纤参量放大器增益的不平坦性。     

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.     

宽带FRA中多波长抽运功率的自动优化方法

采用平均功率分析算法,数值求解多抽运宽带拉曼光纤放大器(FRA)增益过程的功率耦合方程;利用遗传算法强大的数值搜索能力,对10波长抽运FRA的抽运光进行功率优化;获得了80nm带宽,增益波动低于0．4dB的结果。     

光纤长度优化的高功率铒镱共掺光纤放大器

为了研究不同增益光纤长度下1555nm高功率光纤放大器的输出功率,采用两级混合结构的方法,用掺铒光纤放大器和双包层铒镱共掺光纤放大器分别作为1级预放大器和2级主放大器。掺铒光纤放大器对信号光进行预放大,并提高放大器的信噪比;双包层铒镱共掺光纤放大器为主放大器,其双包层结构可以把更多的多模抽运光耦合进系统。对铒镱共掺光纤的最佳长度做了理论分析和实验验证,在信号光功率为10mW、掺铒光纤放大器的抽运功率为318.58mW、双包层铒镱共掺光纤放大器的抽运功率为11.71W、增益光纤长度为14m时,输出功率取得了2.11W的实验数据。在分析输出信号光谱时发现,L波段附近有放大自发辐射谱出现,这是选择的增益光纤过长导致的。结果表明,在光功率和信号光功率一定时,光纤放大器有一个最佳的光纤长度。这一结果对研究光纤放大器的高功率输出是有帮助的。     

基于光纤环形镜的L-波段掺铒光纤放大器增益的提高

提出了一种基于光纤环形镜作为反射器的反射式L-波段掺铒光纤放大器(EDFA)结构。光纤环形镜不但可以反射后向放大自发辐射(ASE)作为二次抽运源，而且还可以反射信号，使信号得到二次放大。当抽运功率为115mW时。在1570～1605nm波长范围内，反射式L-波段掺铒光纤放大器的平坦小信号增益达到29．14dB，与前向抽运方式L-波段掺铒光纤放大器相比(保持平坦性不变)。增益提高了5．33dB。分别输入波长为1580nm和1600nm的信号，反射式L-波段掺铒光纤放大器的饱和输出功率为7．63和7．6dBm．与前向抽运方式L-波段掺铒光纤放大器相比分别提高了2．98和3dB。     

级连L波段EDFA优化的数值模拟与实验

对级连结构的L波段EDFA进行了优化设计.首先用加拿大Optiwave的OptiAmplifier4.0数值模拟了在其他条件确定情况下两级光纤长度比例变化对放大器性能的影响,在优化光纤长度比例的基础上,为了得到更宽的L-EDFA的本征平坦增益谱,进一步优化了前后级泵浦功率.在上述条件下利用42 m的铒纤得到实验结果为:ASE谱3 dB带宽1566.84～1606.80 nm(40 nm).在L波段(1570～1605 nm),小信号平均增益约为25 dB,增益不平坦度为±1 dB,噪声指数约为5 dB.     

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。     

超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器

提出了一种超短环形腔布里渊掺铒光纤激光器(BEFL),腔长仅为10m。该BEFL以4m长的普通掺铒光纤(EDF)为激光增益介质,腔外布里渊抽运光和980nm抽运光的注入在掺铒光纤中,分别引入非线性布里渊增益和线性掺铒光纤放大器(EDFA)增益。实验结果表明,BEFL工作在单纵模状态,输出信噪比高(>40dB),抽运阈值低(～20mW),输出功率大(>10mW),且布里渊抽运光不仅决定BEFL的输出波长,更对其抽运阈值和出光功率有重要影响。     

Comparison of the static and dynamic properties of single- and double-pass partially gain-clamped two-stage L-band EDFAs

We investigate the static and dynamic properties of partially gain-clamped two-stage L-band erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs) in single- and double-pass configurations. While both amplifiers can be designed to provide the same gain-clamped performance, the double-pass configuration requires /spl ap/40% less pump power and /spl ap/22% shorter length of EDF in the second stage, and has a corresponding improvement in power conversion efficiency of 45%, but at the expense of an increase in noise figure (/spl ap/0.5 dB) and dynamic gain variation.     

A high-gain EDFA design using double-pass amplification with a double-pass filter

An erbium-doped fiber (EDF) amplifier configured in a double-pass amplification scheme together with a midway bandpass filter is presented to provide a gain as high as 37.5 dB with a noise figure of less than 6 dB. The system provides a gain improvement of as much as 9.5 dB from the double-pass system without filter. The system also can easily be upgraded to support dense wavelength-division-multiplexing (DWDM) transmissions by using a multiwavelength filter. Using a pair of four-channel DWDM multiplexer and demultiplexer, a gain of 39.53 dB for each of the channels was achieved. At the bit-error rate of 10/sup -9/, the proposed design supports the input level as low as -43 dBm with a gain of 37 dB. This is all achieved with the EDF length of 7 m and pump power of 90 mW.     

新型掺铒光纤的制备和研究

根据EDFA的性能要求,制备了纤芯掺Al的掺铒光纤,在980nm波长、131mW泵浦功率的泵浦条件下当输入信号功率为-15dBm时在C-band实现了35dB左右的增益,其增益平坦度小于1dB。这种掺铒光纤的饱和输出功率在17.5dBm以上,功率转换效率为44.18%,能应用于C-band的各类掺铒光纤放大器中。     

基于MOPA结构的1064nm单频光纤激光器

为了抑制受激布里渊散射效应, 提高单频窄线宽种子源的放大功率, 采用主振荡功率放大器结构, 并对光纤长度、纤芯直径和抽运参量进行优化, 实现了42W的1064nm信号光输出。实验中, 一级放大采用914nm半导体激光器作为抽运源, 增益光纤芯径10μm, 长度8m;二级放大采用976nm半导体激光器作为抽运源, 增益光纤芯径20μm, 长度2.4m。在种子光功率40mW、一级放大的抽运功率6.8W、二级放大的抽运功率85W时, 得到了42W的1064nm信号光输出。结果表明, 光光转换效率约49.4%, 偏振消光比27.5dB; 输出信号光中心波长1064.5nm, 线宽约70MHz, 保持了种子光的单频特性。在42W连续输出时没有观察到受激布里渊散射, 继续增大抽运功率, 有望实现更高功率的放大。     

Gain enhancement in L-band EDFA through a double-pass technique

An improvement of gain in the long-wavelength band (L-band) is observed by double passing the forward amplified spontaneous emission and signal in the erbium-doped fiber (EDF) using a circulator, unlike conventional single pass amplification. A gain enhancement as high as 11 dB is obtained for a 1570-nm signal with an input power of -20 dBm at 98 mW of pump power. However, a noise figure penalty of about 2 dB is observed     

基于单泵浦源结构的高平坦C+L波段掺Er3＋光纤宽带光源

为了实现高平坦的C+L波段放大的自发辐射光(AS E)光输出,提出并设计了一种 基于LD单泵浦源,并且采用两段掺杂浓度完全相同的掺Er3＋光纤(EDF)作为增 益介质的宽 带光源。对光源的基本原理及实现方案进行了理论分析和实验验证。首先,根据Er3＋ 能级 结构介绍C+L波段宽带光源 的产生原理。然后,设计系统结构,在结构中采用976nm LD作泵 浦源,通过耦合器将泵浦光按照一定比 例分为两路对EDF泵浦;采用两支波分复用器(WDM)将泵浦光耦合进入EDF,并通过 熔接环形镜(FLM)提高转换效率;输出端熔 接隔离器(ISO)防止端面回波对输出造成影响。最后,根据EDF的ASE增益 数学模型对EDF长度进行了分析和优 化。实验结果表明,用于调整C波段ASE光输出的EDF1长选用2m,用于调整L波段ASE光输出 EDF2长选为16m, 获得平坦C+L波段ASE光输出,在不使用任何滤波器的条件下,在1540～1610nm波段范围内光谱平坦度为±0.525dB,在 1520～1610nm范围内光 谱平坦度为±1.119dB。本文方法使用1支976nm LD实现了C+L波段的高平坦输出,简化了系统结构,并降低了系统成本。