Yb-Er共掺光波导放大器增益特性模拟及优化

为提高光波导放大器的增益特性,从Yb-Er共掺系统的能级结构及能量传递过程出发,建立了Yb-Er共掺光波导放大器增益的理论模型,对增益特性进行数值模拟;讨论了铒离子的掺杂浓度、泵浦光功率和信号光功率等因素对光波导放大器增益的影响,并进行优化。数值模拟结果表明:当波导长度小于其最佳值时,增益随铒离子的掺杂浓度和泵浦光功率的增加而显著增大;超过最佳波导长度,增益随之下降;泵浦光功率一致,信号光功率增强时,增益下降。抽运功率为70 mW时,长度为2.24 cm的光波导放大器,单位长度增益为4.73 dB/cm,该结果与实验数据基本吻合。     

基于BaLuF5∶Yb3+,E3+纳米晶掺杂的聚合物光波导放大器

为提高聚合物光波导放大器的增益性能,利用高温法合成了BaLuF5∶Yb3+,Er3+纳米晶,并分别对纳米晶的形貌、晶体结构和近红外发射特性进行了表征.测试结果表明,纳米晶平均粒径为13 nm,并在1 530 nm处具有较强的发射,荧光半高宽为50 nm.将合成的纳米晶掺杂入SU-8聚合物作为光波导放大器的芯层材料,使用光刻显影等工艺,在表面长有二氧化硅的硅衬底上制备出了聚合物光波导放大器.当980 nm波长泵浦光功率为280 mW、信号光波长为1 530 nm且功率为0.1 mW时,在长度为1.1 cm的光波导放大器中,获得了3.95 dB的相对增益.     

基于BaLuF5 颐Yb3+ ,Er3+ 纳米晶掺杂的聚合物光波导放大器

为提高聚合物光波导放大器的增益性能, 利用高温法合成了BaLuF5 颐Yb3+ ,Er3+纳米晶, 并分别对纳米晶的形貌、晶体结构和近红外发射特性进行了表征。测试结果表明, 纳米晶平均粒径为13 nm, 并在1 530 nm 处具有较强的发射, 荧光半高宽为50 nm。将合成的纳米晶掺杂入SU-8 聚合物作为光波导放大器的芯层材料, 使
用光刻显影等工艺, 在表面长有二氧化硅的硅衬底上制备出了聚合物光波导放大器。当980 nm 波长泵浦光功率为280 mW、信号光波长为1 530 nm 且功率为0. 1 mW 时, 在长度为1. 1 cm 的光波导放大器中, 获得了3. 95 dB的相对增益。     

铒镱共掺光波导放大器增益特性模拟和性能优化

在分析铒镱共掺系统的能级结构和相关跃迁的基础上,根据速率方程和传输方程,建立了EY-CDWA的增益模型,给出了EY-CDWA的增益公式,对增益特性进行了模拟,并对影响放大器增益的波导长度及泵浦功率等相关条件进行了优化.模拟计算中建立了参数优化方案,实现了放大器泵浦波长、泵浦功率和增益的同步优化,得到最佳长度下的最大增益,该理论模型应用于实际制作的Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器.结果与实验数据相符.     

保偏掺铒光纤放大器的实验研究

给出一种全保偏掺铒光纤放大器,为了提高放大器的泵浦效率、输出信噪比和输出功率,实验中对放大器结构和光纤参数进行优化.结果表明,该放大器的输出功率可达105 mW,输出信噪比达到40 dB以上,具有较佳的输出特性.     

一种掺铒光波导放大器的频谱数值分析方法

提出了一种基于Douglas离散格式的有限差光束传播法的数值计算方法.采用该方法对实验中所获得的吸收光谱和激发光谱进行Lorentzian叠加拟合,并结合多能级速率方程计算出掺铒光波导放大器(EDWA)中光的场传输强度分布,从而得到掺铒光波导放大器的增益和吸收频谱特性.数值分析结果表明,选用泵浦光波长为980nm的泵浦光源比1480nm的可以获得更大的泵浦效率,同时合理增加EDWA的泵浦长度和掺杂离子数密度可以获得更大的信号增益.由于考虑了协同上转换和交叉弛豫效应,该算法能够对高掺杂的EDWA进行较宽频谱的分析.     

铒镱共掺光纤放大器增益特性研究

利用Matlab软件和龙格-库塔算法模拟铒镱共掺光纤放大器的增益特性随入纤泵浦功率、注入信号光功率、光纤长度以及光纤内稀土离子掺杂浓度等参数的变化。研究发现,铒镱共掺光纤放大器的信号光增益随入射泵浦光功率的增大而增大,随注入信号光功率的增大而减小;放大器内光纤长度存在一个最佳值;分别注入小信号和大信号时,铒离子浓度与镱离子浓度的最佳掺杂比例分别约为1∶4和1∶8,这些对于铒镱共掺光纤放大器的优化设计具有指导意义。     

掺铒光纤放大器的特性研究

从理论和实验两方面研究了掺铒光纤放大器的输出特性。在理论上用数值模拟的方法研究了泵浦功率、信号光强度、光纤长度等参数的变化对输出特性的影响。通过实验研究了泵浦光源的输出功率和驱动电流的关系、放大器的增益与泵浦功率和输入信号光功率的关系。研究表明实验结果和数值模拟结果相吻合,对掺铒光纤放大器的结构设计,以及改善掺铒光纤放大器的增益特性有一定的指导作用。     

掺Er3+Al2O3平面光波导放大器理论计算

利用速率方程模型,通过求稳态解,比较了1480、980、820nm3种波长泵浦时的掺Er^3 Al2O3平面光波导放大器的增益与泵浦功率和掺铒浓度的关系。在确定的泵浦功率下,存在最佳掺铒浓度,可得到最大增益,并且泵浦功率增大,最佳掺铒浓度也增大。同时分析了激发态吸收和合作上转换对增益的影响;高功率泵浦时,激发态吸收对增益的影响明显,高浓度Er^3 时,合作上转换对增益的影响显著,并提高了放大器阈值泵浦功率。     

用于空间光通信系统的掺铒光纤前置放大器设计

本文针对掺铒光纤放大器小信号放大特性,通过对掺铒光纤光放大理论模型进行数值模拟,来论证掺铒光纤放大器在空间光通信系统中应用的可行性,并对作为接收前置放大的掺铒光纤放大器进行了优化设计。结果表明,该掺铒光纤放大器能够较好地抑制ASE噪声,且较好地实现了增益和饱和输出功率的均衡。     

掺铒光纤放大器功率放大中的信号失真分析

从Ｅｒ（３＋）的能级特性出发，研究了掺饵光纤放大器的输入输出特性，分析了增益饱和效应下的信号失真，提出了一种利用提高泵浦光功率以减小信号畸变的方法．     

转换速率对输出消光比影响的小信号分析

由半导体光放大器速率方程及泵浦光、探测光在放大器中的传输方程,建立了交叉增益调制波长转换器中转换速率与输出消光比关系的小信号理论模型,并在不同泵浦光功率下进行了数值计算,分析表明转换速率对输出消光比有重要影响,为研究波长转换器的消光比特性提供了理论依据     

980nm泵浦掺铒光纤放大器的增益特性及增益调制的研究

掺铒光纤放大器(EDFA)在980nm泵浦下,可简化为二能级系统.忽略放大自发辐射(amplifier spontaneous emission,ASE),从速率方程出发,在稳态情况下,由Newton-Raphson叠代法得出的亚稳态能级粒子数分布,得输入功率的解析表达式,从而进行放大器增益特性的理论及实验研究.引入随时间改变的余弦功率信号作为传输信号或者泵浦的调制,得到亚稳态能级的粒子数分布的相位及振幅调制表达式,并由此得增益调制特性的数值解析模型,对最后模拟结果进行了分析讨论.     

铒光纤放大器的非线性失真

本文研究ＡＭ－ＳＣＭ系统中铒光纤放大器的非线性失真及其对系统性能的影响。分析计算了信号激光器频率啁啾和ＥＤＦＡ增益斜率之间相互作用及失真随输入信号光功率的变化，最后讨论了降低这种失真的方法。     

Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器的增益特性

基于速率方程和功率传输方程,分析了Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层光纤放大器增益特性随光纤长度的变化及信号光、抽运光功率对放大器增益的影响,并进行了实验验证。结果表明:有源光纤长度对放大器增益有影响,大信号输入时放大器达到增益饱和对应的光纤长度更短;放大器增益随着信号光和抽运光功率不同而变化,要适当调整其大小以获得较高的放大增益。     

基于SOA-FWM的波长变换研究

利用半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier,SOA）中的四波混频（Four Wave Mixing,FWM）效应,实验实现了速率为10Gbit/s的全光波长变换。将信号光和泵浦光同时注入SOA中,当它们同偏振时,将产生四波混频。利用光学滤波器,滤出四波混频分量,即可实现信号光的波长变换。利用SOA-FWM效应的光波长变换,可以同时得到波长上行和波长下行的波长变换。