大功率单频多芯光纤放大器中抑制受激布里渊散射的分析

研究了反向泵浦光纤喇曼放大器中泵浦和信号的求解方法,并且分析了双重瑞利散射噪声的特性,提出了在考虑反向喇曼光放大作用时,双重瑞利散射噪声的表达式。给出了在加入光隔离器进行抑制后,双重瑞利散射噪声的计算方法,并进行了模拟分析,得出了放置光隔离器的最佳位置。

在考虑了增益介质的色散、非线性效应、增益以及损耗后,推导出超短光脉冲在分布式光纤放大器中的基本传输方程,采用分步傅里叶变换法数值模拟了皮秒光脉冲的放大传输状态,重点分析了群速度色散和三阶色散对光脉冲特性的影响。

学号10043112姓名黄任军 第1页共16页 哈尔滨学院答题纸 课程光纤通信2013－2014学年第1学期 课程代码40425012专业班级电气自动化10-1班 姓名：黄任军学号：10043112 成绩评阅人 检查项目权重得分 (1)选题意义：文献分析是否透 彻，选题是否为研究领域的前 沿或热点话题。 20 (2)学术价值和应用价值：论文 结构是否合理，概念是否准确， 论证是否合乎逻辑；分析问题 是否有一定的深度，解决问题 是否有一定的创新。 40 (3)论文摘要：摘要能否简要地 阐明研究目的、方法、范围、 结果及结论。 20 (4)论文格式：论文格式符合 要求。 10 (5)文献引用：文献格式是否规 范，引用是否够全面。 10 合计100 学号100

利用连续光纤激光器为泵浦源,对单模石英光纤中的受激喇曼散射进行了实验研究在较低功率泵浦下,观察到由自发喇曼散射向受激喇曼散射演化的过程中,光谱不断变窄;当stokes波信号功率较强时,观察到光谱峰值相对于泵浦波的频移量从440cm-1转化到490cm-1在改进耦合系统后,不仅观察到一级喇曼频移,并且观察到了高阶stokes光在产生多级喇曼光谱时能量移动比较复杂,每两级的喇曼频移间隔并不完全相同

根据不同的泵浦方式,对多模光纤放大器运用多模速率方程组,采用四阶龙格-库塔法数值计算和分析了在不同泵浦方式下的泵浦效率和信号光在光纤放大器中的传输、放大行为,并研究了在光纤放大器光纤长度有微小变化(mm量级)的情况下,输出光的光束质量与光纤长度的关系。结果表明:输出信号光的光束质量因子随光纤长度微小变化而呈准周期变化,周期与信号光耦合入光纤放大器的本征模式间的传播常数差有关。

为适应当代信息社会的高速发展,基于高速光纤通讯系统的高速信息传输设备也在不断发展和完善,本文以高速光纤通讯系统中的光纤放大器为主要分析对象,简要概述光纤通讯的发展史,并综合讨论高速光纤通讯系统中使用光纤放大器的优势、类型及其相应的发展前景及未来展望.

在以yag倍频激光器为光源进行阶跃型单模石英光纤的受激喇曼散射实验中发现,随斯托克斯波级次的增高,产生的模式为光纤所能传输的最高阶模式。由于光纤中介质对不同的波长具有不同的色散效应,因此,对能形成导模的斯托克斯波要求其要同时满足色散效应和受激喇曼位相匹配这两个条件,才能在光纤中传输。根据理论计算能够很好地解释实验现象。

在以yag倍频激光器为光源进行阶跃型单模石英光纤的受激喇曼散射实验中发现,随斯托克斯波级次的增高,产生的模式为光纤所能传输的最高阶模式。由于光纤中介质对不同的波长具有不同的色散效应,因此,要求形成导模的斯托克斯波能同时满足色散效应和受激喇曼位相匹配这两个条件,才能在光纤中传输。根据理论计算能够很好的解释实验现象。

利用光纤中的布里渊散射光频移与温度和应变呈线性关系的原理,提出了一种基于自发布里渊散射的双支路分布式光纤传感系统。该系统利用不同种类光纤的布里渊频移差别,同时对两条线路的应力和温度进行监测,实现对被测对象多方位的同时测量,缩短了探测时间,提高了工作效率。本文实现了两路光纤的同时监测,用6km的光纤作为传感介质,获得了4m的空间分辨率。得到的实验结果表明,提出的系统能准确判断40ns脉冲光在两路传感光纤沿线产生的自发布里渊背向散射光谱的中心频率变化。

研究了百皮秒脉冲在掺镱双包层光纤放大器(yddcfa)中的放大特性及非线性效应。在1053nm波段,分别对重复频率为70mhz的准连续百皮秒信号和1hz的单脉冲百皮秒信号进行了放大。准连续脉冲输入信号平均功率为55mw,谱宽为0.016nm,饱和增益为7.02db,使用法布里-珀罗(f-p)干涉仪测量自相位调制(spm)效应引起的信号光谱展宽为0.01nm。单脉冲输入信号峰值功率为8.1w,在输出峰值功率为6950w、增益为29.3db时发生受激拉曼散射(srs)效应,利用光纤布拉格光栅拉伸扫描的方法,观察到spm和srs效应引起的光谱变化,利用单模光纤的色散作用分离信号脉冲和斯托克斯脉冲,对srs现象进行了判断,解决了单脉冲光谱不易观察的问题。实验结果表明,srs效应是制约百皮秒脉冲放大的主要因素。

线偏振窄线宽光纤放大器在非线性频率变换和光束合成等领域有着广泛的应用。目前,非线偏振窄线宽光纤放大器的输出功率已经突破4kw。相对于非保偏光纤,保偏光纤中的非线性效应更强,且模式不稳定(tmi)阈值更低。因此,基于保偏光纤实现高功率全光纤线偏振激光输出更具挑战性。目前,国际上公开报道的全光纤线偏振窄线宽放大器的输出功率大多为1.5kw左右。2015年11月,国防科技大学利用三级级联相位调制方案,实现了1.89kw的线偏振窄线宽激光输出,但是由于tmi的存在,输出功率的进一步提升受到限制。

基于已有理论模型,利用1064nm连续波抽运源在不同抽运光强下对不同长度光纤抽运所产生的受激喇曼散射现象进行数值模拟,并对模拟结果作了分析.研究发现:发生受激喇曼散射现象时,抽运光强和光纤长度发生兑换;能量红移现象普遍存在,包括同阶stokes光谱内部和不同阶的stokes光谱之间.抽运光强越大,能量红移现象越明显.

利用光子转换理论的受激喇曼散射(srs)耦合方程,结合双向多波长泵浦和光纤级联两种方法,提出了一种新型的具有平坦增益的宽带光纤喇曼放大器(fra)。采用数值解法对100信道的波分复用(wdm)系统进行了仿真,得到了宽带增益平坦的功率输出,为光纤喇曼放大器(fra)增益平坦化提供了一种新的实现方法。

首先介绍了多波长泵浦的喇曼光纤放大器(fra)的系统结构,然后详细分析了泵浦模块的结构以及设计中考虑的问题,最后讨论了泵浦激光器的功率配置问题,以达到设计所要求的开关增益、放大带宽和增益平坦特性等。

为了提高多模光纤放大器输出光束质量,基于多模纤芯中各个模式的传输和放大机理,提出了一种新的模式控制方法——增益-损耗控制,通过变化纤芯中掺杂的浓度、形状和材料,实现对高阶模式的抑制。根据多模纤芯双包层掺镱光纤放大器模型,对基于增益-损耗控制的选模特性进行了数值模拟和实例分析,得到了优化设计方法。结果表明,该方法可以有效抑制放大器中的高阶模,输出基模功率百分比可达90%以上。

对双向抽运拉曼光纤放大器(rfa)的噪声特性、增益饱和及抽运功率转换效率进行了详细研究。结果表明,双向抽运拉曼光纤放大器的噪声特性介于前向抽运与后向抽运之间,但主要取决于前向抽运方式所导致的噪声特性;双向抽运方式的饱和功率低于单向抽运方式的饱和功率,同前向抽运与后向抽运提供的增益比例有关;双向抽运方式的抽运功率转换效率同信号光功率及前、后向抽运提供的增益有关,当信号光功率较低时,增加前向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率,而信号光功率较高时,增加后向抽运的比例可取得较高的抽运功率转换效率。研究一种配置(情况3)的双向抽运拉曼光纤放大器,可以完全补偿100km传输线路的损耗(包括无源器件的损耗),最低光信噪比为30.21db。

光纤通信放大器

光纤放大器MF-06R规格书

介绍光纤放大器的类型、放大器的应用方式、中继段增长的计算方法以及光纤放大器在工程应用中的注意事项.

以自行研制的大能量单纵单横电光调q激光系统作为抽运源,在小尺寸(2cm×2cm×4cm)的熔融石英玻璃样品中实现了强烈发展的受激布里渊散射(sbs)过程,在工作介质无损伤的情况下,相位共轭波能量高达110mj,反射率约为60%.还研究了sbs能量反射率与入射角之间的关系,证实了此前提出的“自供种子光(self-stokes-seeding)”效应的存在.提出了双棒串接的构型,得到了更为高效的sbs过程.

在变步长的龙格库塔法的基础上,提出利用打靶法,通过先猜测再修正的逐渐逼近的方法来确定计算初始值,进而求解双向泵浦喇曼放大器的功率耦合方程。并利用此算法对三泵浦波长的喇曼放大器进行优化设计,选择泵浦波长分别为1427nm、1445nm和1466nm时进行数值模拟,得到了1db带宽35nm左右的较好的增益平坦度。

运用工程化掺铒光纤放大器模拟理论方法，基于国产１４８０ｎｍｌｄ泵源和国产ｅｒ＾３＋／ａｌ＾３＋共掺杂光纤，从理论和实验上分析比较了新型两段级联泵浦与普通单段双泵两种结构ｅｄｆａ的增益、功率和限幅特性。两段级联ｅｄｆａ比单段ｅｄｆａ的增益、３ｄｂ饱和输出功率和动态范围分别提高了５ｄｂ、１ｄｂ和１２ｄｂ，泵浦光转换效率改善了２０％。