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。     

掺镱光纤放大器中受激拉曼散射的数值分析

采用描述泵浦光、信号光和Stokes光的稳态速率方程组,对不同光纤参数及泵浦光参数下掺镱光纤放大器内的泵浦光、信号光以及Stokes光沿光纤轴向的演化进行了数值分析.结果表明:受激拉曼散射的发生会导致信号功率在达到增益饱和之前迅速下降;增大泵浦功率,采用掺杂浓度较高的掺镱光纤以及较大吸收截面的泵浦光可以在较短光纤内获得较好的信号放大而避免受激拉曼散射的发生.     

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。     

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.     

室温掺镱光纤激发态振荡的增益特性研究

当增益光纤损耗和放大器自发辐射均不计的前提下,借助二能级近似模型,综合考虑结合速率方程和传输方程,由牛顿-拉夫森Newton-Raphson叠代得到掺镱光纤激发态粒子数浓度的解析表达式,由相干布局振荡效应实现掺镱光纤中光波群速度可控的目的.进一步由放大器增益的表达式出发,研究光纤长度以及泵浦光功率对光纤增益特性的影响.     

掺铒光纤放大器放大特性分析

介绍了掺铒光纤放大器(EDFA)的基本工作原理,建立了放大特性理论模型。并在不同条件下模拟仿真了其增益特性。揭示了EDFA的增益特性与泵浦光功率、掺铒光纤长度(EDF)的关系。     

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。     

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。     

铒镱共掺光纤折射率与元素分布均匀性研究

针对改进的化学汽相沉积工艺结合稀土螯合物高温气相掺杂法制备的双包层铒镱共掺光纤,通过研究铒镱共掺光纤预制棒的芯层沉积层数、每一层芯层反应物流量等因素对铒镱共掺光纤纤芯折射率分布与锗元素浓度分布均匀性的影响,降低了双包层铒镱共掺光纤纤芯中心处折射率凹陷的宽度和深度,同时改善了锗元素浓度分布的均匀性,最终将铒镱共掺光纤在1 535 nm波长处的纤芯吸收系数提高到66.1 dB/m,同时将双包层铒镱共掺光纤在1 200 nm波长处的纤芯本底损耗降低到10.8 dB/km。     

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.     

掺铒光纤放大器的实验研究

利用国产１．４８μｍ泵浦ＬＤ和优质掺铒光纤，实验研究了掺铒光纤放大器的基本工作特性和结构设计，研制了了一种掺铒光纤放大器，小信号净增益２８ｄＢ，噪声指数５．１ｄＢ，增益谱宽大于２０ｎｍ，饱和输出功率和最大输出功率分别达４．８ｄＢｍ和１１ｄＢｍ。     

稀土掺杂对硅酸盐玻璃折射率的影响

固相高温烧结法制备了掺铒、铒镱共掺和铒镱钕共掺硅酸盐玻璃．测量了玻璃样品不同波长光源照射时的折射率,讨论了稀土掺杂成分和浓度对折射率的影响．单掺铒样品为正常色散,铒浓度增高折射率变大．铒镱共掺样品中铒浓度较低时,折射率随掺镱浓度提高而增大,并出现反常色散现象;铒浓度较高时,不仅有反常色散现象,而且镱浓度继续增高,出现两个吸收带．铒镱钕共掺硅酸盐玻璃样品的折射率随钕浓度提高,吸收带向长波方向移动．     

泵浦功率对C波段EDFA增益斜率的影响

基于C波段掺铒光纤放大器(EDFA)的增益斜率随泵浦功率变化的实验现象,研究了不同泵浦功率对增益斜率的影响,从理论上对实验现象进行了解释.然后用OptiSystem 模拟不同泵浦功率下的EDFA增益谱,结果与实验室增益斜率数据相一致.     

基于全国产器件的大模面积掺镱双包层光纤放大器的实验研究

报道了一种后向泵浦的大模面积掺镱双包层光纤放大器,输出功率为1.12 W,放大后信号光的3 dB线宽为0.028 nm,并保持了输入信号光的优良光谱特性.首次从实验上深入研究了在该种放大器中,前向输出功率、后向输出功率随泵浦功率变化的规律,为更高效率和更高功率的双包层光纤放大器的研制提供了重要的实验数据.     

16.1W输出1064nm连续单频光纤放大器的实验研究

以976 nm光纤输出半导体激光器为抽运源,采用掺镱双包层光纤,对单块非平面环形腔激光器（NPRO）产生的1 064 nm连续单频信号光进行放大.当入纤抽运光功率49.6 W,信号光功率200 mW时,由10 m长的增益光纤获得了最高功率16.1 W的连续单频激光输出.采用不同长度的增益光纤进行对比实验,分析了在一定的抽运光功率和信号光功率条件下,光纤长度对放大输出功率的影响.研究了放大器的输出光谱特性,分析了信号光对光纤中放大自发辐射的抑制情况.用F-P频谱分析仪对放大前后的频谱进行测量,证实放大器实现了单频放大.     

16.1 W输出1 064 nm连续单频光纤放大器的实验研究

以976 nm光纤输出半导体激光器为抽运源,采用掺镱双包层光纤,对单块非平面环形腔激光器(NPRO)产生的1 064 nm连续单频信号光进行放大. 当入纤抽运光功率49.6 W,信号光功率200 mW时,由10 m长的增益光纤获得了最高功率16.1 W的连续单频激光输出. 采用不同长度的增益光纤进行对比实验,分析了在一定的抽运光功率和信号光功率条件下,光纤长度对放大输出功率的影响. 研究了放大器的输出光谱特性,分析了信号光对光纤中放大自发辐射的抑制情况. 用F-P频谱分析仪对放大前后的频谱进行测量,证实放大器实现了单频放大.     

用于超短脉冲放大的掺铒光纤放大器的研究

本文报道了用１４６９ｎｍ激光二极管泵浦的掺铒光纤放大器应用于超短光脉冲放大的实验结果．对１．５５μｍ，２．４ＧＨｚ的信号光，增益为１８ｄＢ，最大输出信号峰值功率可达４０ｍＷ，光脉冲经放大器后波形没有畸变，放大后的光脉冲实现了５３Ｋｍ的光孤子传输．     

增益锁定掺铒光纤环形激光放大器的低噪声特性

为了得到噪声性能优良的增益锁定掺铒光纤放大器，提出利用掺铒光纤放大器噪声指数曲线在浅饱和区有一凹陷的特性以及强激光功率对放大的自发辐射的抑制作用，可以改善增益锁定放大器的噪声特性，并在以反馈环路实现增益锁定的掺铒光纤放大器光路结构上实验研究了不同反馈深度对放大器的噪声特性的影响，结果表明在正向泵浦放大光路中引入同向选频激射，通过适当选择反馈深度即放大器的工作点，可以在获得足够宽的输入信号动态范围的同时获得比反馈锁定前更低的噪声指数。     

掺铒光纤放大器的理论设计

利用模场的高斯近似分布求解掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）的速率方程组，得出单模光泵浦放大单模信号光时的增益表达式，并利用它研究信号增益和光纤主要参数间的关系，本文可用于指导ＥＤＦＡ的设计。     

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．