稀土掺杂光纤放大器及其发展研究

随着光通信容量的不断扩大和光网络高功能化的迅速发展,处于C波段的稀土掺杂光纤放大器（RDFA）已不能满足发展需要。为了了解稀土掺杂光纤放大器的性能及其发展,从RDFA的基本结构出发,运用能级理论,研究掺Er3＋、Pr3＋、Tm3＋三种典型光纤放大器。结果表明在L,S波段的稀土掺杂光纤放大器能满足大容量、宽谱带、高增益、低噪声等性能要求,同时也极大地促进了密集波分复用（DWDM）系统的发展,在未来光通信领域中将具有十分广阔的应用前景。     

掺杂稀土光纤激光器与激光放大器

本文对掺杂稀土光纤激光器与放大器进行了较全面的综述。文中简要阐明了光纤激光器的基本结构及工作原理。对掺杂光纤中的激光过程以及有关掺杂离子种类与浓度、光纤基质等因素的影响分别作了分析,并给出了必要的结论。在对光纤谐振腔的评述中重点介绍了光纤环形腔、光纤环路反射器及福克斯—史密斯腔。在此基础上给出了光纤激光器及放大器的重要实例,给出了有关光纤激光器的调谐、调Q、锁模及带宽压缩等重要技术的发展状况。     

掺稀土光纤放大器及其应用

本文介绍了掺稀土光纤放大器的工作原理，掺稀土光纤的制备工艺，讨论了影响掺稀土光纤放大器性能的几个重要因素，最后简单介绍了光纤放大器的应用。     

稀土掺杂光纤

稀土掺杂光纤目前在光纤激光器、放大器和传感器等方面的应用日益广泛，为此，分析研究了几种稀土掺杂光纤的技术水平及其发展。     

掺杂稀土光纤激光器与激光放大器(续篇)

(1)美国贝尔做出的光纤放大器实验。掺铒光纤,芯径:5μm,数值孔径:0.18,掺杂:1.8×10~(18)铒离子/cm~3,泵光吸收为2.5dB/m,信光吸收为4dB/m,输入光信号为15μW(1.53μm),泵光功率为20、55、100mW(0.52μm)。由此得到的室温下增益为22dB。20mW泵浦时最佳长度为7.5m(增益为10dB)。图14是得到的主要测量曲线,从中不难看出,在高功率泵浦时,增益将出现饱和。     

金属掺杂氟化物光纤放大器

在1.55μm和1.3μm上使用稀土金属掺杂氟化物光纤(ZBLAN)的光放大最近已取得令人振奋的实验室结果。靠使用一段长度为1.4m的Er掺杂氟化物光纤([Er~3+]=5000ppm),由1.48μm双向泵激的已封装放大器能够在1.55μm上对微小信号取得27dB的增益。与硅基EDFA(掺铒光纤放大器)相比,这种新型放大器主要的好处在于:即使微小信号的领域内,在30nm的频宽上,也有频谱增益的平坦性。     

掺杂光纤激光器与放大器

本文重点对稀土掺杂光纤激光器与放大器进行了综述。对光纤激光器与放大器的基本结构和原理作了简要说明。进而分析讨论了掺杂光纤中的激光过程以及基质材料、掺杂稀土离子种类及其浓度等因素的影响,并给出一些重要结论。在光纤激光谐振腔的设计方面,主要介绍了光纤环形腔、光纤环路反射器及其双环谐振腔、Fox-Smith谐振腔等。在此基础上对光纤激光器及放大器的实例、光纤激光器的频率调谐、线宽压缩以及调Q、锁模等分别做了评述。     

掺稀土光纤放大器研究进展

掺稀土光纤放大器(RDFA)的研究对拓展光纤通信系统的带宽有重要意义,文章介绍了掺Er3 、Tm3 、Pr3 、Dy3 、Ho3 、Nd3 等光纤放大器的工作原理、增益、噪声等特性,并综述了其最新研究进展情况。     

宽带碲基掺铒光纤放大器掺杂特性的理论研究

对WDM系统中宽带碲基掺铒光纤放大器(EDTFA)多信道增益谱特性的研究表明,在给定泵浦方式、泵浦功率和光纤长度的工作条件下,碲基掺铒光纤中铒掺杂浓度对EDTFA各信道信号增益的影响并不相同,相比于长波长信道,短波长信道的信号增益随着光纤中铒掺杂浓度的提高更易趋于饱和及快速衰减状态,同时信号增益谱向长波长方向萎缩.     

掺杂光纤激光放大器理论分析

本文采用速率方程与量子统计方法分析了光纤激光放大器的工作原理与工作特性,所得结果与已报导的实验结果基本相符。同时,此理论还为新的光纤放大器的设计提供了理论依据。     

光纤的稀土溶液掺杂法

稀土掺杂光纤对于诸如光纤激光器和光纤传感器等应用领域具有吸引力。美国索斯安普敦大学电子学与计算机科学系的光纤小组开发了一种新颖的溶液掺杂技术,这种技术胜过早期的一些掺杂方法。以往该光纤小组一直用汽相掺杂法制备单模和多模掺杂光纤,但发现,难以获得大于900×10_(-6)摩尔的纤芯掺杂浓度(低浓度掺杂光纤激光器需要用这种纤芯)。这一方法需要精密地控制温度,因而限止了两种稀土离子共同掺杂的可能性。     

光纤拉曼放大器噪声特性的研究

研究了拉曼放大器中的几种主要噪声,分析了噪声的来源及特点,给出了描述噪声的方程,并对其进行了数值计算,提出了改进噪声性能的方案。     

镨掺杂分布对1.3μm光纤放大器特性影响

对掺氟化镨玻璃光纤放大器的小信号增益，用广义的高斯近似公式可获得精确的分析表达。文中研究了限制光纤芯层中央部分的镨掺杂对光纤放大器特性的影响，结果发现限制镨掺杂分布能改进光纤放大器的工作效率，且截止波长比芯层全部均匀掺镨的光纤更长。     

基于稀土掺杂石英光纤的单频光纤激光器

系统研究了利用稀土掺杂的石英光纤作为激光增益介质来实现分布布拉格反射式单频光纤激光器。实验中,分别将掺有Nd3+、Yb3+、Er3+/Yb3+和Tm3+的商用石英光纤,熔接到激光谐振腔中,实现了基于石英玻璃光纤的光纤激光系统在多波段的单纵模运转。对各光纤激光器的单频特性进行了研究,其中,激光器线宽可达几十千赫（特别是对于Er3+/Yb3+共掺光纤激光器,其线宽窄于7 kHz）,激光系统的强度噪声接近于散粒噪声极限,实验中获得了激光波长由930 nm到2m的单频光纤激光器。实验结果证明:商用的稀土掺杂石英光纤能够作为有效的增益介质来实现短腔型单频光纤激光器。同时,通过进一步的系统集成,基于稀土掺杂石英光纤的单频光纤激光器将得到更加广泛的应用。     

Er-La共掺杂光纤特性的研究

采用纤芯Er、La及Al共掺的方法,制备了高掺杂浓度的Er-La共掺光纤(ELDF),其吸收谱和发射谱比常规Er-Al光纤都有明显的展宽。测试其在C-波段超短长度实现了9．0dB／m的增益,NF小于5dB;L-波段输出功率大于17．5dBm,NF小于5．5。ELDF放大器(ELDFA)产生的四波混频(FWM)等非线性效应比常规掺Er光纤放大器(EDFA)有较大改善,实现高输出功率,低NF和低非线性。     

光纤放大器及其应用

1　前言自单模光纤投入使用以来 ,限制高速光纤通信系统进行长距离传输的因素主要有两个 ,其一是光纤的衰耗 ,其二是光纤的色散。光纤的衰耗使信号在传输过程中不断衰减 ,使光信号的传输距离受到限制。光纤的色散使具有一定光谱线宽的光脉冲在传输过程中不断展宽 ,最终产生码间干扰 ,使通信不能正常进行。在掺铒光纤放大器进入实用化以前 ,克服光纤衰耗的唯一办法是在线路中建设大量再生中继站 ,即将传输一段距离后的弱光信号接收后通过光电变换变成电信号 ,经过放大、整形后 ,再经过电光变换以便达到高电平输出光信号的目的。这种方式需在…