消失场耦合光纤放大器的理论研究

一、引言随着光纤通信技术的发展,对光纤中光信号直接进行放大的研究引起了各国学者的重视。目前有两类光纤放大技术得到较多的研究。一类是利用光纤中的非线性效应进行光放大。另一类是将光纤的一段以受泵浦作用的有源介质构成,使信号光通过时得到放大。若仅包层由有源介质构成,则信号光通过其消失场与有源介质互作用而获得放大,这便是消失场耦合光纤放大器。本文对这类放大器进行理论分析,对由多模和单模光纤构成放     

一种超宽带掺铒光纤放大器的实验研究

分别优化C和L两个波段掺铒光纤放大器,利用并联方式实现了C L-波段超宽带光纤放大器．研制出了一台结构简单、高增益低噪声、增益平坦的超宽带掺铒光纤放大器,实现了从1 524 nm-1 602 nm超过 70 nm带宽内平均增益,其中C-波段在1 524nm-1 564 nm之间平均增益超过30 dB,L-波段从1 572 nm到 1 602 nm增益起伏小于2 dB．     

光子晶体光纤非线性系数的数值分析

利用全矢量有限元法对六重对称的全内反射型光子晶体光纤的非线性系数进行了数值分析，模拟了光子晶体光纤的非线性系数与纤芯材料折射率、空气孔直径、孔间距的关系，结果表明在其它参量相同的情况下，纤芯材料折射率的变化对光子晶体光纤的非线性系数有着明显的影响，尤其是在输入光波长小于1.0μm范围内,在波长为0.5μm处，当纤芯材料折射率为1．45时非线性系数为0．4047m^-1W^-1，但纤芯材料折射率为1．40时非线性系数高达1．792m^-1W^-1。     

同向泵浦喇曼光纤放大器的增益特性

为分析同向泵浦喇曼光纤放大器中各参量对增益的影响，根据同向耦合波方程导出了放大器输出端信号光的解析解，并给出了放大器增益的表达式。在参量取典型值的条件下，分析了光纤长度、初始信号光功率、初始泵浦光功率、光纤有效面积、拉曼增益系数等参量对放大器增益的影响，所得部分结果与文献的实验结果一致。根据各个参量对放大器增益的不同影响，可以优化放大器的增益特性，从而提高放大器的增益，进而提高其放大性能。     

色散和非线性效应对拉曼放大器性能的影响

从耦合振幅方程组出发,研究了色散和非线性效应对光纤拉曼放大器性能的影响。通过系统仿真,得到色散参量的变化对拉曼放大器的性能影响较大,而非线性系数对其影响较小。还仿真了采用不同光纤作为传输媒质时拉曼放大器的性能,并与传统方法的仿真进行了比较。结果表明:当仿真距离较短时,两种仿真方法的结果基本符合。但是,当仿真距离较长时,结果出现显著偏差。采用G.653光纤作为传输媒质,两种仿真方法的结果偏差较小;而采用G.652光纤,结果偏差较大。     

非线性光学效应在光纤通信中的应用研究

为了研究非线性光学效应在光纤通信中的应用,首先阐述了非线性光学的定义,探讨了非线性光学在光纤通信方面的应用发展．指出其研究展望．着重数值模拟了非线性光学效应在光纤通信中用作光纤拉曼放大器时的物理过程．结果表明：基于Chraplyvy模型能够较好地模拟出受激拉曼散射作为光纤拉曼放大器原理的过程．并且其程序运行效率高于采用洛仑兹模型．结论与文献相比有新的进展,为非线性光学的进一步理论、实验和应用研究提供了参考．     

用级联的M-Z干涉仪实现EDFA增益平坦化的模拟研究

本文通过对M-Z干涉仪的透射谱进行数值模拟对掺铒光纤放大器(EDFA)的增益谱的不平坦性进行了改善,对不同级联数目的M-Z干涉仪进行了数值模拟并将平坦之后的结果作比较,达到了该掺铒光纤放大器在26 nm的范围内增益的变化小于±0.37 dB.     

同轴腔CARM放大器的线性分析

从同轴腔回旋自谐振脉塞(CARM)放大器的回旋动力学理论入手,详细分析了各参量对同轴腔 CARM放大器的线性增益的影响。通过数值模拟,发现该器件的线性增益及输出功率对同轴腔的外半径和 电子导引中心半径以及加速电压的变化非常敏感,而对腔体内半径的变化并不敏感。由数值模拟可知,器件 的线性增益能达到294．96 dB／m。     

同向抽运光纤拉曼放大器增益分析方法比较

系统地研究了同向抽运光纤拉曼放大器的增益特性,并对分析增益的数值模拟和求解析解2种方法进行了比较.采用龙格库塔法的算法对增益进行数值仿真,分析了所有参量在小信号和大信号时对增益的影响.将数值仿真结果与解析解进行比较,结果发现小信号时两者结果一致,且解析解的方法更简单;大信号时,数值模拟的方法更适合分析光纤拉曼放大器的性能.     

硅基高非线性递增光纤的绝热脉冲压缩研究

本文提出一种利用硅基高非线性递增光纤（silicon-based high Nonlinearity Increasing Fiber）实现脉冲绝热压缩的新方案。数值计算结果表明：通过选取合适的光纤参量,可使脉冲在硅基高非线性递增光纤中的压缩过程基本符合绝热压缩的要求。     

1.55μm AM/QAM混合信号CATV网络的分析

本文对带有掺饵光纤放大器的1．55μmAM／QAM混合信号HFCCATV传输系统的构成，以及系统设计的重要参量：AM／QAM混合信号光调制度的设定，可实现的最多光节点数，可传输的最长距离进行了计算和分析，并对影响实现最多光节点数的因素进行了讨论。     

双包层Er^3＋／Yb^3＋共掺光纤放大器系统结构设计及其性能分析

基于光传输方程,数值分析了所设计的双包层Er^3＋／Yb^3＋共掺光纤放大器系统结构在980nm泵浦下,输出信号功率和噪声特性;讨论了它们随输入信号功率、输入信号波长、泵浦信号波长和光纤包层面积的关系。结果表明,该系统结构在输入信号小于-30dBm,激活光纤长度为4m时,输出信号功率超过10dBm,增益高于35dB,噪声系数受光纤内包层与纤芯面积之比影响较大,且小于3．5dB．     

DWDM系统传输容量分析

采用波分复用技术和光纤放大器是增加光纤系统传输容量的有效方法.本文对1.55μm波长用普通单模光纤和多级光纤放大器的波分复用系统,由色散补偿光纤补偿单模光纤色散,通过保持光纤放大器的输出功率小于饱和功率来限制光纤放大器的非线性和光纤的非线性效应.对波分复用系统中波道间串话和信噪比进行了分析和计算,得到了在波道间距和光滤波器带宽优化选择时的波道间串话和信噪比随复用波道数及级联光纤放大器数的关系曲线,并计算得到每个波道信号速率为10Gb/s的密集波分复用系统的传输容量.     

光子晶体光纤喇曼放大器的增益研究

在单信号和多信号条件下,通过数值计算的方法分析了几种光子晶体光纤作喇曼放大器介质的增益情况。考虑有效喇曼增益系数,光纤损耗,泵浦功率等多个参量对增益的影响,将现有低损耗光子晶体光纤与色散补偿光纤进行了比较。结果表明,当小纤芯光子晶体光纤的损耗达到较低的水平后,PCF将成为良好的喇曼放大器增益介质。     

NRZ 码在弱非线性色散光纤中的演化及色散补偿后的非线性研究

随着色散补偿技术的成熟，高速光纤通信中另一个限制因素———非线性将随着光纤链路加长而积累起来，并引起新的波形展宽．就每一段光纤而言，均属弱非线性的色散光纤，因此，有必要对光信号在这种光纤中的演化进行深入研究．本文在前人研究的基础上得出了只考虑一阶初始非线性时ＮＲＺ码在弱非线性色散光纤中传输时域和频谱近似解析式，并且给出了频谱、波形随距离、色散、非线性的变化图．对于由正、负色散光纤组成的光纤链路，得出了色散达到最佳补偿时的非线性干扰系数．     

前置掺铒光纤放大器的优化设计

提出了一种掺饵光纤放大器的计算模型,并在模型的指导下进行结构优化和参数优化,设计了低噪声系数（NF＝3．2－3．8dB)、较高增益（G＞40dB）的前置掺饵光纤放大器（波长：150nm;输入光功率：－30～－40dBm)。     

双模光纤中参量FWM对Stokes光子的抑制

通过对双模光纤的传输方程进行数值求解，从理论上验证了在不考虑群速度失配的情况下，在光纤两个模式上相互作用的非线性色散光波之间，存在着由相交相位调制（ＣＰＭ）所引起的调制不稳定（ＭＩ），由理论输出谱线进行分析得出，ＭＩ效应产生的参量四波混频（ＦＷＭ）效应的参量Ｓｔｏｋｅｓ边带和反Ｓｔｏｋｅｓ边带将对普通的受激喇曼散射（ＳＲＳ）产生明显的抑制，并讨论了输入光功率对此抑制效应的影响。     

非线性光机械系统中的弱力探测

从理论上研究了包含光学参量放大器的非线性腔光机械系统的弱力探测性能.一方面,发现通过调节光学参量放大器的非线性增益以及输入光场与腔场之间的有效失谐,可以减小压缩正交中约14 dB的量子噪声,从而将弱力探测灵敏度提高2倍以上.另一方面,分析了非线性腔结合零差测量产生的反作用噪声相消现象并且实现量子非破坏测量的方法.     

新型激光技术研究进展

重点介绍了过去10年来厦门大学光电子技术研究所在高Q值玻璃球微腔光子学、光纤激光器、平面波导的交错复用器设计和固体激光器研究中所取得的进展情况.特别重点讨论了在光纤激光器领域所开展的研究内容以及取得最新进展:如利用掺Yb双包层光纤激光器泵浦的2级P2O5拉曼级联获得了瓦级1 480 nm输出的拉曼光纤激光器;实现了O波段多波长磷硅拉曼光纤激光器;提出并利用双泵浦光纤参量放大器作为激光增益介质,在国际上率先实现了光通信波段(1 550 nm)多波长、窄线宽光纤参量振荡器;采用光纤激光器腔内参量泵浦技术,获得了C+L波段的高性能光纤参量放大器.同时对球微腔激光器也进行了较为详尽的讨论.     

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人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0．4dB之内。