光纤拉曼放大器的分析和设计

介绍了光纤拉曼放大器（FRA）的理论模型及其简化模型，在些基础上分析比较了3种前向FRA的仿真方法，给出了忽略泵浦消耗的后向泵浦FRA的解析解，并推导出了前向泵浦和后向FRA的作用距离的表达式，以及双向泵浦FRA的最大无中继传输距离的表达式。     

多泵浦光纤拉曼放大器增益性能研究

FRA(光纤拉曼放大器)增益的峰值位置由泵浦波长决定,不同波长的泵浦光在不同的信号波长处产生最大增益。为获得最佳的FRA增益特性,采用多波长泵浦FRA理论模型,利用Optisystem软件建立了多泵浦FRA系统,通过系统仿真,研究了光纤通信系统中FRA的增益特性,分析了传输距离、纤芯有效面积、泵浦光功率和泵浦数量等因素对FRA增益的影响,确定了影响FRA增益的最佳参数,验证了FRA仿真系统的正确性和设计方案的可行性。     

L-波段掺铒光纤放大器的优化设计

针对L-band的泵浦效率不高的缺点改进了光链路：在EDFA的前端加入一个光纤环行镜用来反射铒纤产生的后向放大自发发射谱（ASE），通过实验和数值分析发现，在较大的波长范围内光纤环形镜（FLM）可以反射后向ASE的能量，平均增益在12．5dB以上，提高了泵浦效率，证明这一结构对提高L-bandEDFA的转换效率是简单有效的。     

拉曼光纤放大器的一种简化模型

提出了一种多泵浦反向光纤拉曼放大器（FRA）的新型实用模型，能够给出小信号增益和噪声指数。采用数值计算泵浦光的传播规律，利用此结果解析求解信号光沿光纤的功率演化，解决了泵浦与信号光反向传输的问题。利用拟合图谱通过插值得到拉曼增益系数代替传统的将拉曼增益谱近似为三角形的方法。模型中考虑了泵浦与泵浦、泵浦与信号之间的相互作用，并包含自发拉曼散射噪声。     

双向多泵浦光纤拉曼放大器偏振相关增益研究

基于光纤拉曼放大器(FRA)的非线性耦合方程,采用数值计算的方法首次系统分析了双向多泵浦FRA系统中的偏振相关增益(PDG)特性。根据4个泵浦光源配置的不同,FRA有14种结构。首先整体分析了这14种不同FRA结构中PDG的特点;然后对其中一种结构FRA系统中PDG的特性进行了更具体的分析,包括泵浦-信号、泵浦-泵浦以及信号-信号拉曼相互作用所产生的PDG。研究结果表明,当泵浦总数目一定时,反向泵浦数目越多,其PDG均值越小;当泵浦总数目和反向泵浦数目都一定时,PDG的大小与反向泵浦光波长关系不大;双向多泵浦FRA系统中的PDG主要由泵浦-信号拉曼相互作用所产生的PDG决定。以上结果对有效降低双向多泵浦FRA系统中的PDG有重要的参考价值。     

S波段分布式光纤拉曼放大器的实验研究

在S波段对3种不同配置的色散补偿型分布式光纤拉曼放大器(FRA)进行了研制。实验证明：5km DCF-50km G652光纤色散补偿型分布式FRA的增益和噪声特性优于50km、G652-5km DCF光纤和25km G652-5km DCF-25km G652光纤色散补偿型分布式FRA。测量了5km DCF-50km G652光纤色散补偿型分布式FRA的增益光谱和噪声谱。存DWDM光纤传输系统中,色散补偿分布式FRA对S波段1520nm光谱波段2个光谱间隔为0．262nm(频率间隔为34．1GHz)信号信道光谱的传输特性优于50km G652正色散FRA和5km DCF负色散FRA。     

分布式光纤拉曼放大器多泵浦源的优化配置

拉曼增益谱的一个重要特征是增益峰值波长仅与泵浦波长有关(固定偏移约100nm)。利用这一特性，设计了一种新的光纤拉曼放大器(FRA)多泵浦源的优化算法。利用这一算法及综合理论模型，研究了不同配置条件下FRA增益谱。结果表明，该算法是简单而有效的。     

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。     

双向泵浦级联喇曼光纤放大器的研究

利用光子转换理论的受激喇曼散射(SRS)耦合方程,结合双向多波长泵浦和光纤级联两种方法,提出了一种新型的具有平坦增益的宽带光纤喇曼放大器(FRA).采用数值解法对100信道的波分复用(WDM)系统进行了仿真,得到了宽带增益平坦的功率输出,为光纤喇曼放大器(FRA)增益平坦化提供了一种新的实现方法.     

掺铒光纤放大器双向放大特性

建立了掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）双向放大传输的方程，通过数值模拟计算，分析了掺铒光纤长度、泵浦功率的变化对增益、噪声系数的影响；研究了ＥＤＦＡ的正反向增益和噪声系数特性；给出了增益、正反向系数与输入信号功率的关系曲面。     

分布拉曼光纤放大的实验研究

采用符合ITU-T标准的G波段40信道波分复用(WDM)光源对分布式拉曼放大器(DRA)的特性进行了实验研究。对不同抽运方式及不同光纤长度的分布式拉曼放大器性能作了较为详细的报道。在抽运功率相同的条件下，选用50km单模光纤对比研究了不同抽运方式的拉曼放大器增益和噪声。通过对不同光纤长度的分布式拉曼放大器的实验研究发现，在较低抽运功率且输入信号功率较低的情况下，随着光纤长度增加，拉曼增益也增加，有效噪声系数减小。研究了分布式拉曼放大器对波分复用通信系统信噪比的改善，实验发现不同抽运功率下，拉曼放大器对系统信噪比的改善随抽运功率增加而增加，但是不成线性关系，而且最终会出现饱和。     

DCF光纤拉曼放大器的实验研究

DCF(dispersion compensating fibre)光纤具有较高的拉曼增益系数,利用这一点可以用较短长度的DCF光纤制成分立式的光纤拉曼放大器,作为传输线路上的损耗补偿.本文在测量并计算了DCF光纤的拉曼增益系数的基础上,对分立式的DCF放大器的开关增益和噪声指数进行了测量和分析,并将分立式FRA和分布式FRA在开关增益和噪声指数方面做了比较。介绍了用不同的测量方法所造成的实验结果的差异.实验结果表明,放大介质为5 km的DCF光纤所构成的放大器,在抽运功率为800 mW的条件下,最大增益可达14.77dB,3 dB带宽为35 nm,满足作为损耗补偿的要求.     

LD包层抽运光纤激光器抽运方式的理论分析

本文通过数值分析研究了LD抽运方式对双以光纤激光器增益特性及光纤内功率分布的影响,结果表明,两端抽运可以显著降低光纤注入端的功率密度,同时能够保证光纤人功率和增益分布的均匀性,对于高功率光纤激光器是较好的选择。     

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。     

光子晶体光纤中四波混频光谱增益特性的研究

采用脉冲宽度为5 ps、峰值功率为5 W的可调谐钛宝石激光器泵浦长度为4.8 m,零色散点在810 nm的光子晶体光纤(PCF),观察到四波混频(FWM)3 dB的信号光增益,信号光和闲频光的间距为20 nm.通过调谐泵浦光的入射中心波长,研究了不同泵浦波长对FWM信号增益的影响,并与理论结果进行了对比,结果表明了很好的一致性.     

基于光纤干涉环的掺Yb3 全光纤自调Q激光器

对基于光纤干涉环的包层泵浦全光纤自调Q激光器进行了实验研究。实验采用掺Yb^3 双包层光纤(DCF)为增益介质，光纤Bragg光栅(FBG)作为腔镜，以及接入5m普通单模光纤的光纤干涉环，实现了较稳定的全光纤自调Q激光器，获得了脉宽3．6ns，重复频率约1kHz，峰值功率56．7kW的光脉冲。提出其产生ns脉冲的原因是瑞利散射(RS)与受激布里渊散射(SBS)的共同作用。     

复杂条件下分布光纤拉曼放大器噪声特性的解析表达式

在同时考虑抽运光和信号光之间不同偏振态、多波长抽运以及抽运光和信号光损耗系数不同的情况下 ,导出了分布光纤拉曼放大器 (DFRA)的等效噪声系数解析公式 ,并据此定量研究了抽运光和信号光之间的偏振关系对DFRA特性的影响以及DFRA与掺铒光纤放大器 (EDFA)级联时系统光信噪比 (OSNR)的改善ΔOSNR。指出 :随着DFRA开关增益的增加 ,ΔOSNR会由线性增加逐渐变为对数增加而趋于饱和。解析结果与已发表文献的数值模拟结果基本吻合     

双波长全光自动增益箝制EDFA实验研究

提出了结构新颖的光纤环镜(FLM)全光自动增益箝制(OAGC)方案,进行了相关实验.通过控制抽运功率,调节腔内损耗和FLM,在环路内实现了波长为1 533.20 nm和1 559.05 nm的双波长激光振荡.对工作在透射式和反射式2种状态下的FLM,进行了信号波长为1 540 nm和1 550 nm的增益钳制实验.对于1 540 nm信号,在输入功率小于-14.88 dBm的范围内,增益波动ΔG＜0.3 dB;对于1 550 nm信号,在输入功率小于-16.51 dBm的范围内 ,增益波动ΔG＜0.1 dB.实验结果显示,FLM采用透射和反射方式均能达到增益箝制目的,而且得到的信号输出特性几乎一致,表明了这两种方案的等效性.     

单频大功率光纤放大器中抑制受激布里渊散射的理论分析

对单频大功率光纤放大器中的受激布里渊散射(SBS)抑制问题进行了分析和模拟。建立了双包层光纤放大器的含有受激布里渊散射效应的传输方程组,并考虑了温度差对受激布里渊增益系数的影响。通过数值求解方程组研究了前向、后向和双向抽运方式下,抽运功率、对流系数、光纤长度和斯托克斯频率偏移对受激布里渊散射增益的影响。在抽运功率、对流系数和光纤长度均相同的条件下,后向抽运方式的受激布里渊增益最小;对流系数或光纤长度的减少会降低受激布里渊增益。计算了总抽运功率为1kW,三段抽运方式下的受激布里渊增益,其结果远远大于增益阈值。因此,设计单频大功率光纤放大器宜采用后向抽运方式,尽量减小光纤外表面空气的对流速度以增加温度差,同时应该尽量缩短光纤长度。     

不同抽运方式下掺Yb3+光纤放大器的增益和噪声特性

为了探讨不同抽运方式下掺Yb3+光纤放大器的增益和噪声特性,对910nm掺Yb3+光纤放大器进行数值模拟。结果表明,抽运方式对增益影响较小,但对噪声特性影响较大,光纤达最佳长度时,正向和双向抽运方式的掺Yb3+光纤放大器要优于反向抽运方式。这一结果对掺Yb3+光纤放大器的试验设计具有重要的作用。