辐照效应对于掺镱光纤放大器模式不稳定阈值影响的理论研究

光纤放大器在辐照环境中具有良好的应用前景,而模式不稳定(transverse mode instability,TMI)效应则是制约光纤放大器功率提升的重要因素.因此,针对辐照效应对于掺镱光纤放大器TMI阈值的影响,开展了理论研究.通过将辐致损耗引入光纤放大器的TMI理论模型,率先给出了考虑辐照效应的TMI阈值表达式,探讨了TMI阈值随辐射剂量的变化规律,研究表明:辐照效应对于TMI阈值的影响,不仅与光纤的抗辐照性能有关,还与光纤放大器的增益系数有关.增益系数的增大,会减缓TMI阈值随辐射剂量的衰减,但也会导致TMI阈值的整体下降.通过对比辐照效应对于TMI阈值和输出功率的影响,结果发现,TMI阈值随辐致损耗衰减更快.这也使得TMI效应成为辐照条件下光纤放大器输出功率的限制因素.相关研究结果,对于辐射条件下光纤放大器的设计及应用研究具有指导意义.

用于光纤频率传递的双级双向掺铒光纤放大器

光纤频率传递系统可以实现高精度的频率信号传输,但在长距离频率传递中,信号光功率不断损耗,需要使用光放大器进行补偿。基于双级放大器的良好性能,设计了一种可用于光纤频率传递的双级双向掺铒光纤放大器(Dual-stage Bi-EDFA),并对该方案进行了实验和分析。结果表明,该方案实测增益最高可达27.5dB,噪声指数为3.56dB,增益平坦度低于0.3dB。将该方案应用到160km频率传递系统中,可以实现1.09×10^(-14)@1s和2.36×10^(-17)@10000s的频率传输稳定度。

双包层掺铥光纤放大器中的受激布里渊散射

理论分析了波长为2μm的掺铥光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)对激光输出性能的影响,研究了双包层掺铥光纤在793 nm的泵浦波长和1.9~2.1μm的激光工作波段的光模分布、有效折射率、有效模场面积和归一化频率,数值计算了在1.9~2.1μm的激光工作波段双包层掺铥光纤中的布里渊频移和布里渊增益谱等SBS特性。利用增益光纤中的受激布里渊散射理论模型,研究了受激布里渊散射对掺铥光纤放大器激光输出性能的影响。在DTDF-10/130双包层掺铥光纤中,使用功率为100 W、波长为793 nm的连续光作为泵浦,可对波长为2μm、功率为0.01 W的连续信号光进行放大。当泵浦光功率填充因子为0.01、0.02和0.03时,信号光的最大输出功率分别为25.27 W、31.08 W和34.06 W。对应的最佳双包层光纤长度为2.66 m、2.02 m和1.75 m,由受激布里渊散射产生的斯托克斯光功率分别为1.68 W、1.39 W和1.14 W。结果表明,在掺铥光纤放大器中使用泵浦光功率填充因子大的双包层光纤可以降低光纤长度,从而减小受激布里渊散射对信号激光输出功率的影响。本文的数值模型可以对光纤放大器的光纤长度进行优化,对提高实验效率、降低实验成本具有重要价值。

辅助光对高功率掺镱光纤激光放大器受激拉曼散射效应的抑制作用

提出一种利用辅助光调控高功率掺镱光纤放大器中增益分布,以控制信号光的受激拉曼散射(SRS)增益、提高SRS阈值的方法.基于数值模拟分析了辅助光的波长以及辅助光和信号光的功率比例对放大器SRS阈值的影响规律.计算结果显示,通过引入适当波长和功率的辅助光可以有效提升放大器的SRS阈值.

多芯超模光纤放大器增益均衡设计(内封底文章)

多芯超模光纤(MCSMF)的芯间距较小,多个芯子共同形成芯区支持多个超模传输,与普通单芯少模光纤相比,其具有较大的有效模场面积和较小的模式串扰,备受关注。MCSMF用于长距离传输时,与其相匹配的新型增益均衡放大器是实现信号中继并保持信号稳定传输的必要器件。文中提出了一种基于粒子群优化算法的19芯超模光纤增益均衡放大器,该光纤支持10个超模共同传输。通过粒子群算法分别优化各纤芯内掺铒浓度来降低不同超模的交叠积分因子,从而减小模式增益差(DMG)。结果表明,在包层泵浦条件下,最大DMG从1.33 dB (各纤芯均匀掺杂)降低至0.20 dB,在1 550 nm信号波长处10模式的平均增益为27.79 dB,且该放大器在整个C波段的增益平坦度低于1 dB。

基于不同泵浦方案的全光纤少模放大器放大特性对比研究

设计并构建全光纤型少模掺铒放大器,实验对比研究不同泵浦模式及方向对LP01、LP11a、LP11b这3个信号模式的增益特性影响.实验对泵浦功率、输入信号功率以及多波长情况下的放大器特性进行分析.结果表明,4种泵浦方案中,前向LP11泵浦情况下放大器有最佳性能,在整个C波段上信号增益超过20 dB、模式增益差低于0.9 dB,噪声系数小于9.6 dB;信号输入功率为-10 dBm/模式时,在1550 nm处,3个信号模式的增益均超过20.8 dB、DMG低至0.3 dB、LP01信号光的噪声系数低于6.2 dB以及LP11信号光的噪声系数低于9.6 dB.4种泵浦方案下对比不同泵浦方向可得:前向泵浦放大器的噪声系数最小,但3种信号模式的增益也较小,而采用后向泵浦时,高阶信号模式增益增加,但噪声系数也会变大.对比泵浦模式可发现,相比于LP01泵浦,LP11泵浦能大幅提高LP11信号光的增益,对LP01信号光增益影响较小,从而可降低DMG值.

三模掺铒光纤放大器仿真设计及实验研究

少模光纤放大技术是确保模分复用光纤通信系统远距离传输的关键技术,其增益、噪声系数及模式间增益差直接影响通信性能。为设计可用于模分复用的高增益、低噪声系数三模掺铒光纤放大器,建立少模掺铒光纤放大器理论模型,仿真设计其各项参数,之后结合实验结果进行参数优化,实现小信号增益大于30 dB,噪声系数小于6 dB,模式间增益差小于2 dB,并且各模式信号光在三模掺铒光纤放大器中稳定传输放大,光束轮廓无明显畸变。所设计的三模掺铒光纤放大器为进一步模分复用通信实验研究打下了基础。

基于915 nm泵浦的铒镱共掺双包层光纤放大器

搭建了级联光纤放大系统,掺铒光纤放大器(EDFA)作为预放大级,铒镱共掺双包层光纤放大器作为功率放大级。为了提高镱离子吸收效率,实现功率稳定输出,功率放大级选择915 nm的半导体激光器作为泵浦源,铒镱共掺双包层光纤作为增益介质,采用前向泵浦的方式,对可调谐光源输入的1540~1565 nm波段的信号光进行了放大。在信号光功率为10 mW,预放大级泵浦功率为500 mW的条件下,对不同波长的信号光经过级联光纤放大系统进行了放大,最终在1565 nm处获得1.106 W的最高输出功率。

2 μm超宽带PbS量子点光纤放大器

为了解决目前光纤放大器增益带宽较窄且结构复杂的问题,制备了一种2μm超宽带PbS量子点光纤放大器。首先,通过有机金属法制备出平均直径约为9.2 nm的PbS量子点,并采用光沉积法将其沉积在光纤锥区表面。然后,采用泵浦光源激发涂覆在光纤锥形区域的Pb S量子点,使其在2μm波段释放出与信号光波长一样的光子,从而实现光信号的放大。测试结果表明,光纤放大器在1 900~2 100 nm波段可获得10.1 dB增益,增益带宽约为200 nm。

铒镱共掺光纤放大器中ASE对激光线宽的影响研究

本文基于MOPA结构搭建了铒镱共掺光纤放大系统,通过对光纤放大器的线宽和光谱特性进行测量与分析,研究了光纤放大器中放大的自发辐射(ASE)对激光器线宽的影响。分析表明,在光纤放大器中,ASE作为噪声会引起激光线宽展宽,且呈现出正相关的特性。

掺镱光纤激光放大器的虚拟仿真设计

本文利用Python编程语言,设计并制作了一款掺镱光纤激光放大器的虚拟仿真软件.通过调节虚拟仿真软件中的输入种子信号光、泵浦光、泵浦方式、光纤长度以及光纤种类等初始数据,可输出放大后的信号光、泵浦光、ASE的二维光谱图、三维光谱图、曲线图等,用户可通过该虚拟仿真程序观察放大器的输出结果.该软件能够在放大器相关实验中节省试错成本,提高实验效率,起到良好的教学效果.

超宽带拉曼光纤放大器的研究

【目的】新兴技术的涌现推动着光纤通信容量不断提高,这对光纤放大器的工作波长范围提出了新的要求,因此迫切需要能够实现超宽带放大的光纤放大器。【方法】为了实现增益范围覆盖Super-C band和Super-L band的超宽带拉曼光纤放大器(RFA),文章在理论上建立了RFA的传输模型,介绍了后向RFA传输模型的数值求解方法。考虑实际情况选择泵浦功率以及波长范围,文章使用6个泵浦波长和7个泵浦激光器,在G.652光纤中仿真得到了一组优化后的泵浦波长配置,根据这组泵浦波长配置,在G.652、G.654和大有效面积光纤(LEAF)3种光纤中进行了测试,并将仿真与测试结果进行了对比分析。【结果】在G.652光纤中测试得到了18.07 dB净增益和1.54 dB的增益平坦度;在G.654光纤中测试得到了13.9 dB净增益和1.21 dB的增益平坦度;在LEAF中测试得到了21.99 dB净增益和1.80 dB增益平坦度。仿真与测试结果净增益相差不超过0.2 dB,增益平坦度相差不超过0.4 dB。【结论】仿真与测试结果对比表明文章使用的后向RFA数值求解方法能够准确预测RFA的增益谱。文章使用的泵浦波长配置经过实验验证,在3种光纤中都有较大的增益和较好的增益平坦度,在商用超宽带RFA的波长选择上具有参考价值。

一种新型共轭聚合物塑料光纤放大器材料制备及性能研究

针对传统塑料光纤在传输过程中损耗大,使用长度较短的问题,提出在光纤连接部位制备一种新型共轭聚合物CN-PPV掺杂塑料光纤放大器材料,并对其制备工艺、荧光特性和增益特性进行研究。试验结果表明,在25 mL MMA、0.032 g BPO、20~75μL n-BM的工艺条件下制备的预制棒表面状态良好,内部无气泡出现,并在拉伸温度为150~177℃的条件下成功拉丝。塑料光纤最大发射截面为1.7×10^(-20) m^(2);当泵浦光传输距离增加,光谱出现明显红移现象,最大红移波长为12 nm。在光纤长度为50 cm的条件下,掺杂质量浓度为1 mg/L的光纤存在最大增益值,达到25 dB。而掺杂质量浓度为0.2 mg/L的光纤具备持续光放大能力,更适合作为光纤放大器的制备材料。

掺铥光纤激光放大器在宽波段吸收光谱技术中的应用

利用掺铥光纤在2μm波段的宽带发射特性和光纤可饱和吸收体的线宽压缩特性,研制了宽带调谐窄线宽掺铥光纤激光放大器,该激光放大器可将窄线宽、宽带可调谐种子光源的功率放大至290 mW,放大后的光源连续运行30 min,均方根稳定性优于1%。利用激光放大器输出的32路激光中的任意一路测试了水分子在2μm波段的宽吸收光谱,并利用测试结果反演得到了该光源在动态扫描过程中的线宽约为0.06 nm。利用该激光放大器分别测试了空气和酒精火焰中温度和水分子摩尔分数。结果表明:常温下,空气和酒精火焰中温度的平均值分别为301.2,1263.3 K,相对偏差分别为1.28%,3.08%,水分子的摩尔分数平均值分别为2.11%,5.58%。利用该光源可有效获取水分子在2μm波段的宽波段激光吸收光谱,利用这些吸收光谱数据能够较为精确的反演出环境温度、水分子摩尔分数等信息,结果验证了该激光光源在燃烧流场2维层析诊断测量应用中的可行性。

光放大器原理及其发展

光通信系统的工作性能,除与光源有关外,还与其传输媒质有关。随着光纤技术的发展,通过追求光通信领域的远距离传输,诞生了光放大器,光放大器可以做到直接放大光信号,在通信领域有很大的应用价值。总结了光放大器的基本原理及其发展。首先介绍了光放大器的概念、分类和原理。然后分别对三类光放大器的关键技术进行了介绍,包括工作原理与性能方面,然后对各类光放大器的国内外现状进行了分析。最后,对光放大器未来的发展进行了展望。

光纤放大器——OFA

光纤放大器———ＯＦＡ饶学贵（武汉大学武汉４３００７２）９０年代初期，掺饵光纤放大器（ＥＤＦＡ）的研制成功，打破了光纤通信传输距离受光纤损耗的限制，使全光通信距离延长至几千公里，给光纤通信带来了革命性的变化，被誉为光通信发展的一个“里程碑”。那么，究...

三路掺镱光纤放大器的相干合成实验研究

光纤激光相干合成技术是实现高功率、高亮度光纤激光系统的重要技术途径。采用主振荡并联放大器(MOPA)方案对三路掺镱光纤放大器进行实时相位探测与校正,其中每路光纤放大器的输出功率大于等于1 W,三路总功率大于等于3 W。采用铌酸锂光纤相位调制器,外差法系统的移频量为40 MHz,相位探测与校正精度优于λ/20,整个光路为全保偏光路。实验分别给出了两路和三路光纤放大器的相干合成结果。系统开环时,远场光斑为动态、模糊干涉条纹,条纹可见度为7%和6%;系统闭环运行时,远场光斑为稳定、高对比度干涉条纹,条纹可见度有大幅度提高,达到44%和48%。这表明闭环控制使两路和三路光纤激光的相位变化得到了有效补偿,系统实现了相位锁定运行和高相干度合成输出。

L-波段光纤放大器及其研究进展

介绍了实现Ｌ－波段放大的三种光纤放大器:增益移位掺饵光纤放大器、掺饵碲化物光纤放大器和光纤拉曼放大器,就每一种光纤放大器的原理、结构、特点和发展现状进行了综述．

增益平坦的多波长泵浦宽带拉曼光纤放大器

在分析拉曼光纤放大器(RFA)原理的基础上,采用遗传算法对5波长后向泵浦拉曼光纤放大器的波长和功率进行了优化设计。实验采用位于5个波长处的7个泵浦激光器和100.8 km的色散位移光纤,实现了带宽为90 nm、开关增益为15.55 dB、增益平坦度为0.87 dB的拉曼放大,其平均有效噪声系数为-3.5 dB,与理论分析结果一致。

掺Yb双包层光纤放大器的瞬态增益和频率响应

在理论上和实验上对掺Yb双包层光纤放大器(YDCFA)的瞬态增益特性进行了研究建立了简化的瞬态增益基本模型,数值计算了低频光脉冲经过双包层光纤的放大波形,分析了瞬态增益饱和和恢复特性在实验中对种子源放大的YDCFA的脉冲特性进行了分析。