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1、第24卷 第8期光 学 学 报Vol.24,No.82004年8月ACTAOPTICASINICAAugust,2004文章编号:025322239(2004)082108526光纤参变放大器光纤长度的优化设计1,2111曹 辉 孙军强 张新亮 黄德修1华中科技大学光电子工程系,武汉4300742佛山科学技术学院理学院物理学系,佛山528000摘要:随着高输出功率掺铒光纤放大器和高非线性光纤的出现和使用,光纤参变放大器(OPAs)中出现了越来越多的增益饱和现象,这是光放大器中应该尽量避免的。对此,提出了依据光纤参变放大器的光纤非线性
2、系数、抽运光功率、信号输入功率等参量对光纤长度进行优化设计的解决思路。明确提出最佳光纤长度的概念,即在其他参量一定的情况下使信号增益或信号输出功率达到最大所需的最小光纤长度,而且最佳光纤长度有利于提高光纤参变放大的增益带宽和波长转换带宽。通过数值积分求解描述光纤参变放大过程的非线性耦合方程,并运用控制变量法深入研究了最佳光纤长度与光纤非线性系数、抽运光功率、信号输入功率的关系。最后用最小二乘法进行数据拟合确定系数,得到简洁、实用的最佳光纤长度解析表达式。与已有实验结果比较表明,该解析式可很好地用来计算和优化光纤参变放大的光纤长度。关
3、键词:光纤通信技术;光纤参变放大;光纤长度;增益饱和中图分类号:TN91317 文献标识码:AOptimizedDesignoftheFiberLengthforFiberOpticalParametricAmplifier1,2111CaoHuiSunJunqiangZhangXinliangHuangDexiu1DepartmentofOptoelectronicsEngineering,HuazhongUniversityofScience&Technology,Wuhan4300742DepartmentofPhysic
4、s,FoshanUniversity,Foshan528000(Received28May2003;revised28December2003)Abstract:Withtheincreasingavailabilityofhighoutputpowererbium2dopedfiberamplifierandthedevelopmentofhighlynonlinearfibers,moregainsaturationphenomenaareobservedinfiberopticalparametricamplifiers(OP
5、As),whichareexpectedtobeavoided.Apracticablemethodisproposedtoavoidthegainsaturationphenomenon,thatisoptimizingfiberlengthaccordingtootherparametersoffiberOPA,suchasnonlinearcoefficient,inputpumppowerandinputsignalpower.Theconceptofoptimumfiberlengthisintroduced,namely
6、theminimumfiberlengthneededforthemaximumsignalgainorsignaloutputpowerwithotherparametersfixed.Theoptimumfiberlengthisofgreatbenefittoboostthegainbandwidthandtheconversionbandwidth.Bysolvingthenonlinearcoupledequationsthatgovernthefiberparametricamplifyingprocesswithnum
7、ericalintegrationaswellasadoptingcontrolledvariablemethod,theoptimumfiberlengthasafunctionofnonlinearcoefficient,inputpumppowerandinputsignalpowerisprofoundlystudied.Finally,coefficientsarefiguredoutwithleastsquaremethod,andapithyandusefulanalyticalexpressionfortheopti
8、mumfiberlengthispresented.Comparedwithexistingexperimentalresult,thisanalyticalexpressioncouldbesoundlyusedtooptimize
