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Abstract
Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications, Ministry of Education, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
All-fiber few-mode erbium-doped fiber amplifiers (FM-EDFAs) with isolation and wavelength division multiplexers (IWDMs) have been developed to enable flexible pumping in different directions. The FM-EDFA can achieve >30 dB modal gain with <0.3 dB differential modal gain (DMG). We experimentally simulate the DMG performance of a cascade FM-EDFA system using the equivalent spectrum method. The overall DMG reaches 1.84 dB after 10-stage amplification. We also build a recirculating loop to simulate the system, and the developed FM-EDFA can support transmission up to 3270 km within a 2 dB overall DMG by optimizing the few-mode fiber length in the loop.
mode division multiplexing few-mode erbium-doped fiber amplifier gain equalization Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041401
光子学报
2023, 52(10): 1052418
电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
许多幅度再生方案可用马赫‐曾德尔干涉仪（MZI）结构进行建模。研究级联光学相位共轭器（OPC）的MZI（OPC‐MZI）再生方案，以实现近乎理想的相位保持再生。通过分析整个级联系统的功率和相位转移特性，优化设计了满足需求的硅基MZI再生芯片单元。采用正交相移键控（QPSK）调制信号仿真验证了OPC‐MZI再生方案的可行性。仿真结果表明：当输入信噪比为16 dB时，与单级MZI再生芯片相比，OPC‐MZI再生方案的噪声抑制比（NRR）可提高1 dB，相位扰动也由5.7°降至0.07°。
光通信 全光再生 光学相位共轭器 马赫‐曾德尔干涉仪 多级调制信号 中国激光
2023, 50(19): 1906005
电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
模分复用（MDM）与高速光传送网（OTN）相结合，能缓解日益增长的带宽需求压力和降低已有相干通信设备的使用成本。搭建了100 Gbit/s双偏振正交相移键控（DP-QPSK）MDM信号放大传输系统，主要包括MDM信号收发单元和少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA），其中FM-EDFA采用少模隔离型波分复用器（FM-IWDM）构建。三模（LP01、LP11a和LP11b）放大传输实验表明，相对于无FM-EDFA的MDM系统，各信道的接收机灵敏度（以10-2误码率为参考）分别劣化0.55 dB、1.47 dB和0.99 dB。研究了两模（LP01和LP11b）放大情形下模式增益差（DMG）对信道灵敏度均衡性的影响，结果显示两者无明显的依赖关系。所得结论可为双偏振（DP）信号的MDM放大传输研究提供参考。
光通信 模分复用 少模掺铒光纤放大器 双偏振信号
电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
提出一种少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA）仿真方法，通过引入泵浦相关的等效掺铒浓度参数来拟合双向泵浦实验数据，并用VPI软件高效仿真FM-EDFA的级联传输性能。采用光隔离波分复用器（IWDM）开展了LP01和LP11两模双向泵浦放大实验，验证了上述仿真方法的可行性。通过优化前后向泵浦功率的比例，设计了一款模式增益约为11 dB的均衡FM-EDFA；仿真结果表明，该FM-EDFA循环传输10次后的差模增益和光信噪比分别为0.56 dB和27 dB，大于32 GBaud DP-32QAM模分复用信号传输系统纠后无误码所要求的光信噪比阈值。
光学器件 少模掺铒光纤放大器 双向泵浦 仿真方法 差模增益
电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
针对现有相位保持幅度再生方案仍然存在残余相位扰动的问题，提出光学相位共轭器辅助的非线性光纤环形镜（OPC-NOLM）方案，该方案可实现多电平全光幅度再生功能，具有相位扰动几乎为零的完美相位保持能力。以16阶正交幅度调制（16QAM）信号为例，仿真了OPC-NOLM再生方案性能。研究表明，在输入信噪比为15 dB时，与不使用OPC的单一非线性光纤环形镜（NOLM）情形相比，所提方案的噪声抑制比提高了3.8 dB。
光纤光学 全光再生 非线性光环镜 相位保持 幅度再生 多级调制格式
电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
为实现少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA）的线偏振（LP）模态控制，采用多物理场仿真软件研究了椭圆芯光纤中的模场分布及其有效折射率随椭圆参数（纤芯的长短轴之比）的演化。当椭圆参数大于1.050时，TM01和HE21o、TE01和HE21e分别演化为LP11奇模和偶模，奇偶模的有效折射率差大于10-4，模式串扰可以忽略。用LP模的叠加形式近似表达椭圆芯光纤中的模场，比较了椭圆芯有源光纤中LP近似模场与精确模场的增益计算误差。当椭圆参数小于1.250时，采用LP近似模场计算的三模增益误差小于0.5 dB。研究结果表明，采用LP近似模场分析方法可大大降低椭圆芯FM-EDFA的设计复杂性。
光纤光学 掺铒光纤放大器 椭圆纤芯 模态控制 光学学报
2022, 42(21): 2106001
电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川 成都 611731
利用少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA）的差模增益可调性，可实现模式增益均衡、补偿链路模式相关损耗，能够大大提高模分复用系统的组网灵活性。制作少模隔离器和波分复用器一体化光纤器件（FM-IWDM），并将其用于构建全光纤型FM-EDFA。采用中心波长为1480 nm的泵浦光源开展同向和双向泵浦光放大实验，保持泵浦总功率为200 mW，通过调节泵浦功率比例，分别获得2.6 dB和4.8 dB的最大可调差模增益。
光通信 模分复用 掺铒光纤放大器 差模增益 光学学报
2022, 42(15): 1506004
电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室, 四川 成都 644731
为了避免光子灯笼模式解复用器串扰对模式功率测量带来的误差,提出基于单一模式计算方式的波长映射测量方法,详细描述了其工作原理并研制出相应的模式功率检测单元。采用混合模式和单一模式两种计算方式,分析了模式功率检测单元的透射率矩阵特点,实验验证了波长映射测量方法的可行性。实验结果表明,单一模式计算方式对少模光纤的偏振扰动不敏感,其模式透射率的偏振相关性小于0.025。在此基础上搭建了1480 nm前向泵浦的三模掺铒光纤放大器,采用波长映射方法测试了三模同时放大的性能,获得了高达26 dB的模式增益,差模增益小于2 dB。
光纤光学 模式检测方法 模式选择光子灯笼 波长映射 少模掺铒光纤放大器
