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。

基于Super C Band的可调增益掺铒光纤放大器设计

随着网络业务流量的增长,通信业务对密集波分复用(DWDM)的性能要求越来越高。为了提高传输效率,传输频谱逐渐向C+L Band传输扩展,Super C Band传输应运而生,但目前与之对应的掺铒光纤放大器(EDFA)相关研究较少。针对这一问题,文章提出了一种针对Super C Band传输的EDFA结构,基于Giles模型,分析了EDFA在Super C Band的特性,利用多级泵浦机制,设计了一种可以在Super C Band范围内进行放大的EDFA。结果表明,在-9.3 dBm入光时,该EDFA可以实现26 dB的平坦增益,16.7 dBm的输出功率,此时噪声指数小于5 dB,Ripple小于0.1 dB。并且根据需要,在入光处于-15.0~-3.5 dBm范围内时,通过调节泵浦功率与可调衰减器,均能够实现7~26 dB的可调增益。该EDFA可应用于5G传输和数据中心之间光纤通信等场合。

掺铒光纤放大器增益特性仿真研究

仿真计算了EDFA单极放大结构和双级放大结构的增益和噪声系数,仿真计算了16波DWDM信号放大在泵浦功率变化、输入功率变化、掺铒光纤长度变化情况下的增益曲线变化情况,总结了泵浦功率、输入功率、掺铒光纤长度的变化引起的增益曲线变化趋势;提出了C波段40波DWDM信号全波段放大的增益曲线选择方法并仿真计算了40波DWDM的最佳增益曲线,为增益均衡掺铒光纤放大器设计提供了技术指导。

WDM用增益平坦的高增益低噪声双段级联掺铒光纤放大器

给出了设计波分复用 (WDM)用高增益、低噪声和宽带宽增益平坦的双段级联掺铒光纤放大器 (EDFA)的一般步骤和方法 通过优化设计各种参量 ,研制出了一台高增益、低噪声和宽带宽增益平坦的双段级联EDFA样机 ,实现了从 15 2 4 .8～ 15 6 1.4nm共 36 .6nm带宽内± 0 .32 5dB的平坦增益 ,0dBm输入时 ,饱和输出功率大于 15dBm的高功率输出 ;噪声指数低于

碲基掺铒光纤放大器增益饱和特性的数值模拟

依据均匀加宽四能级结构速率方程组和光功率传输方程组 ,数值模拟了 15 2 0～ 16 2 0nm波段范围内碲基掺铒光纤放大器 (EDTFA)增益谱特性 ,以及EDTFA增益谱特性与输入信号光功率的关系 模拟结果显示 :随着输入信号光功率的增大 ,EDTFA增益谱由于饱和效应而呈现平坦化特征

光纤布喇格光栅作为增益均衡器的掺铒光纤EDFA放大器(英文)

采用平均反转率模型分析了带光纤布喇格光栅的增益平坦掺铒光纤放大器 ,其输出增益可由一组耦合超越方程描述 ,而非耦合微分方程 ,同时讨论了用于增益平坦的布喇格光栅的最佳位置设计 作为增益建模和最佳设计实例 ,对于输入功率 0 .5mW位于 1 5 4 5～ 1 5 5 2nm的 8个波长信道 ,得到的输出增益不平坦度小于 0 .0 5dB .

碲基掺铒光纤放大器增益特性的理论研究

在综合考虑Er3+离子的能量上转移、交叉弛豫、激发态吸收效应以及光纤背景损耗后,依据所建立的均匀加宽四能级结构速率方程组和光功率传输方程组,对碲基掺铒光纤放大器的增益特性进行了数值模拟,模拟结果与报道的实验测量结果达到了很好的一致。同时,对碲基掺铒光纤放大器的增益特性与输入信号功率、泵浦功率和光纤长度的关系进行了简要分析。

双波长全光自动增益箝制掺铒光纤放大器的实验研究

提出了结构简单的光纤布喇格光栅(FBG)双波长全光自动增益箝制方案,并进行了相关实验.结果表明,在三种不同的箝制波长组合1535.64nm+1562.68nm、1530.48nm+1562.68nm、1530.48nm+1551.36nm条件下,1540nm信号的输出增益大小和输入信号功率动态范围几乎一致.对应此三种箝制波长组合,环路内的损耗分别为:14.7dB、15dB、15dB.由此证明,在相同泵浦条件和环路损耗条件下,此三种不同箝制波长组合具有近似相同的箝制效果.而1551.36nm+1562.68nm箝制波长组合得到的结果相差甚远.此结果说明,在设计双波长全光自动增益箝制掺铒光纤放大器(OAGC-EDFA)时,为了取得足够大的信号增益,两箝制波长的波长间隔应尽量较大.

基于光纤布喇格光栅调谐的增益控制掺铒光纤放大器

在掺铒光纤放大器的输入端和输出端分别接入一个波长相同的光纤布喇格光栅 ,利用简支梁波长调谐的方法调节两布喇格光栅波长的间距 ,在一定范围内 ,实现了增益大小可调的增益控制 .在增益控制范围内 ,EDFA的增益控制在 0 .4 d

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．

光网络中掺铒光纤放大器增益平坦性研究

论述了EDFA增益平坦化的主要方法,全面介绍了国内外光纤放大器增益平坦化的研究进展和成果,并对其优劣势进行了分析比较,提出了EDFA增益平坦技术的发展趋势。另外,还介绍了一种利用全局搜索算法来优化设计自身增益平坦EDFA这一较为新颖的方法。

一种宽带放大器用掺铒碲酸盐玻璃光纤的增益特性

研制了一种新型掺铒碲酸盐玻璃TeO2-ZnO-Na2O-Bi2O3,利用Judd-Ofelt和McCumber理论计算了Er3+离子的强度参数、自发辐射几率、吸收截面和发射截面等光谱参数。应用四能级粒子数速率-光功率传输方程模型,研究了以该掺铒碲酸盐玻璃光纤作为增益介质时光纤放大器的增益特性,模型综合考虑了Er3+离子的能量上转移、交叉驰豫、激发态吸收和放大自发辐射噪声。模拟结果显示,研制的碲酸盐玻璃光纤具有高的信号增益和宽的增益谱特性,在200mW泵浦功率和多波长信号(-30 dBm×56 channels)同时输入情形下,最大信号增益和20 dB增益带宽分别超过了40 dB和80 nm,增益谱覆盖了C+L波段区域,预示这是一种较为理想的可用于宽带放大的增益介质。同时得出,碲酸盐玻璃光纤结构参数的选择对其增益特性具有重要影响。

C+L波段宽带增益平坦铋基掺铒光纤放大器的设计

基于光纤放大器增益谱的宽带平坦化发展需要，设计了一个两段铋基掺铒光纤（Bi-EDF）级联并携带一个C波段（1530-1565nm）宽带光纤布拉格光栅（FBG）的双通结构型铋基掺铒光纤放大器（Bi．EDFA），从理论上研究了其对输入信号的放大特性。研究表明：FBG的引入可以使C和L波段（1570-1620nm）信号分别经历不同长度Bi-EDF的双向传输，各自获得高增益放大，实现增益谱的宽带平坦化。在200mw的1480nm双向对称泵浦下，第一级和第二级Bi—EDF长度分别为50cm和170cm时，对于波长间隔为2nm、每路功率为-30dBm的56路C＋L波段信号的输入，Bi-EDFA高于30dB的增益带宽达到了90nm（1530~1620nm），平均增益为35．7dB，增益起伏仅为2．3dB。同时，噪声系数得到明显改善。研究结果对于研制具有宽带、增益平坦的C＋L波段Bi-EDFA具有实际指导意义。

宽带铋基掺铒光纤放大器的增益箝制研究

应用于动态通信网络中的光放大器需要恒定的信号增益。为此,设计了一个基于环形激光腔结构的宽带铋基掺铒光纤放大器(Bi-EDFA),进行了宽带Bi-EDFA信号增益箝制特性的理论研究。结果表明:通过将放大器输出的一个前向放大自发辐射(ASE)噪声光反馈到输入端,可以实现对1.53μm波段传输信号的增益箝制。环路损耗越小,放大器的输出增益越小,但实现增益箝制的信号输入功率动态范围越大。同时,在多路CWDM信号传输情形下,可以在下载一些信道的同时,很好地保持剩余信道的增益稳定。研究结果对于新型宽带Bi-EDFA的实际应用具有理论指导意义。

级联M-Z型掺铒光纤放大器增益平坦滤波器的设计

针对掺铒光纤放大器(EDFA)增益不平坦对波分复用(WDM)系统传输质量的影响,将有限冲激响应(FIR)滤波器的设计方法引入到级联Mach-Zehnder干涉仪型EDFA增益平坦滤波器的设计中.利用混合遗传梯度算法,计算了级联Mach-Zehnder干涉仪EDFA增益平坦器中各个耦合器的系数.对于给定的任意形状的EDFA增益谱,设计的EDFA增益平坦滤波器在1 530～1 560 nm波长内误差为±0.25 dB,计算时间约为其他方法的1/3,证明了该方法不仅可以得到理想的结果,而且可提高设计效率.

碲基掺铒光纤放大器增益均衡的数值模拟

针对宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)本征增益谱不平坦特性,研究了采用双级串连结构,并在两段光纤中间加入增益均衡滤波器来实现增益平坦。模拟结果显示,通过设计一定结构的滤波谱,在37信道同时输入的情况下,铒离子掺杂浓度为4000 ppm时,使1536-1608 nm范围带宽内的增益达到了24 dB左右,噪声指数小于5．5 dB,增益谱的不平坦度小于1 dB;铒离子掺杂浓度为6000 ppm时,使1536-1608 nm范围带宽内的增益达到了23．5 dB左右。噪声指数小于5 dB,增益谱的不平坦度小于1dB。优化后的级连EDTFA可以满足WDM系统的要求。

基于长周期光纤光栅的掺铒光纤放大器的增益均衡

通过对EDFA的工作原理及特性的理论分析,确定了EDFA增益不平坦性的原因;通过对长周期光纤光栅的特性分析,并根据EDFA的增益谱、光纤的选型等条件设计长周期光纤光栅滤波器,使用此滤波器对EDFA的输出谱进行增益均衡,通过数据模拟,表明使用长周期光纤光栅滤波器可以很好地改善EDFA的增益平坦度.该理论的研究为以后器件的制作提供一定的参考.

宽带增益平坦掺铒光纤放大器实验研究

采用串联结构进行了C+L宽带EDFA的实验,并利用环形镜作滤波器进行了增益平坦滤 波,获得了从1530nm到1600nm的70nm带宽范围内的平坦输出,增益变化不超过±1dB。

掺铒光纤放大器自动增益控制的DSP实现方法

对掺铒光纤放大器(EDFA)的增益控制电路的发展和最新动态做了简要介绍,提出了带前馈控制的数字PID参数自寻优控制算法在EDFA自动增益控制中的应用.试验结果表明,这种基于DSP的EDFA自动增益控制法成本较低、可靠性好,可以用不同的算法对系统进行控制.