Author Affiliations
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
Yihong Fang 1,2Xinyi Zhang 1,2Xiheng Huang 1,2Yan Zeng 1,2[ ... ]Yuwen Qin 1,2,3,**
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Advanced Photonics Technology, School of Information Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Information Photonics Technology, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
3 Key Laboratory of Photonic Technology for Integrated Sensing and Communication, Ministry of Education, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China
The dynamic gain of a few-mode erbium-doped fiber amplifier (FM-EDFA) is vital for the long-haul mode division multiplexing (MDM) transmission. Here, we investigate the mode-dependent dynamic gain of an FM-EDFA under various manipulations of the pump mode. First, we numerically calculate the gain variation with respect to the input signal power, where a mode-dependent saturation input power occurs under different pump modes. Even under the fixed intensity profile of the pump laser, the saturation input power of each spatial mode is different. Moreover, high-order mode pumping leads to a compression of the linear amplification region, even though it is beneficial for the mitigation of the differential modal gain (DMG) arising in all guided modes. Then, we develop an all-fiber 3-mode EDFA, where the fundamental mode of the pump laser can be efficiently converted to the LP11 mode using the all-fiber mode-selective coupler (MSC). In comparison with the traditional LP01 pumping scheme, the DMG at 1550 nm can be mitigated from 1.61 dB to 0.97 dB under the LP11 mode pumping, while both an average gain of 19.93 dB and a DMG of less than 1 dB can be achieved from 1530 nm to 1560 nm. However, the corresponding signal input saturation powers are reduced by 0.3 dB for the LP01 mode and 1.6 dB for the LP11 mode, respectively. Both theoretical and experimental results indicate that a trade-off occurs between the DMG mitigation and the extension of the linear amplification range when the intensity profile of pump laser is manipulated.
few-mode erbium-doped fiber amplifier differential modal gain saturation input power 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 021403
作者单位
摘要
武汉邮电科学研究院,武汉 430074
掺铒光纤放大器(EDFA)对相同波长、不同频率的信号放大时,因频率响应不同导致信号失真。为了提高通信质量,介绍了一种EDFA频率响应测试方法,并编写了一套基于Python的数据处理系统。实验结果表明:该测试方法能够完成频率响应测试任务,且能够快速准确地处理数据并实现数据可视化,提高了测试效率。
掺铒光纤放大器 频率响应 数据处理 erbium-doped fiber amplifier, frequency response, 
光通信技术
2023, 47(5): 0088
阮继宇 1劳浩贤 2林漫冰 2钟力 3[ ... ]董新永 1,2,4,*
作者单位
摘要
1 广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院,广东 广州 510006
2 广东工业大学广东省信息光子技术重点实验室,广东 广州 510006
3 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆先进制造与应用技术全国重点实验室,湖北 武汉 430073
4 广东工业大学通感融合光子技术教育部重点实验室,广东 广州 510006
近年来,L波段扩展掺铒光纤放大器(EDFA)由于能覆盖更宽的波长范围而备受关注,但其增益水平普遍较低。本文采用1480 nm激光泵浦Er/Yb/P共掺光纤,结合双程放大和预放大技术,研制了高增益的L波段扩展EDFA。实验装置在1556~1621 nm 的65 nm范围内获得高于20 dB的增益,最大增益达48.8 dB(1566 nm),30 dB增益带宽达58 nm(1558~1616 nm),噪声系数在1580~1610 nm范围内低于5.8 dB。该研究工作有效提高了L波段扩展EDFA的增益水平,并将噪声系数控制在较低的范围,可有效提升常规光纤通信系统的传输带宽和容量。
激光器 L波段掺铒光纤放大器 光纤放大器 光纤通信 
光学学报
2023, 43(22): 2206006
作者单位
摘要
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 
光学学报
2023, 43(9): 0906004
作者单位
摘要
华中科技大学武汉光电国家研究中心,湖北 武汉 430074
空分复用技术是大幅提高单根光纤数据传输容量的重要技术之一。对于长距离模分复用传输系统而言,少模掺铒光纤放大器是补偿光纤传输损耗必不可少的器件。因此,在少模掺铒光纤支持的所有模式中获得均衡增益至关重要,高差分模态增益会降低系统的传输性能。本文通过改进的化学气相沉积技术制备了18 μm/124 μm少模掺铒光纤,实验演示了基于该光纤的两模掺铒光纤放大器。当使用LP11b模式泵浦时,该放大器所支持的LP01和LP11a模式可以在1535~1560 nm波段获得19.4 dB以上的增益,差分模态增益最大为0.66 dB。
光纤光学 模分复用 少模掺铒光纤 少模掺铒光纤放大器 差分模态增益 
激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0906006
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司 第二十三研究所, 上海 201900
为了研制面向卫星激光通信的小型化抗辐照掺铒光纤放大器(EDFA), 介绍了掺铒光纤(EDF)在辐照环境下的失效机理, 研究了不同掺铒浓度EDF的辐照性能, 对比了不同材料复合屏蔽结构的抗幅照性能, 最终实现了一种尺寸为60 mm×60 mm×15 mm、输出功率超过23 dBm和在20 krad(SI)辐照剂量下输出功率波动幅度低于0.1 dB的高性能小型化抗辐照EDFA。
抗辐照 掺铒光纤放大器 小型化 卫星光通信 anti-irradiation erbium-doped fiber amplifier miniatureization intersatellite laser communication 
光通信技术
2023, 47(1): 77
作者单位
摘要
华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉  430074
基于少模和多芯光纤的空分复用技术被认为是未来大幅提高单根光纤数据传输容量最重要的技术之一。采用少模光纤的空分复用技术要实现长距离传输,少模掺铒光纤放大器(Few?mode erbium?doped fiber amplifier,FM?EDFA)是补偿光纤传输损耗的关键器件,而少模掺铒光纤决定了FM?EDFA的性能。相对于单模掺铒光纤而言,少模掺铒光纤除了有增益、带宽、噪声等基本指标之外,还有一个独特的指标——差分模态增益。高差分模态增益会导致系统中断概率的提升,因此在少模掺铒光纤放大器中最小化差分模态增益以保持信号质量至关重要。本文系统阐述了差分模态增益的产生机理及改善策略,总结了少模掺铒光纤的不同设计,对比了采用不同设计及基于不同泵浦方式的少模掺铒放大光纤的性能特点,并对少模掺铒光纤的放大性能研究做出了展望。
少模掺铒光纤 少模掺铒光纤放大器 增益 差分模态增益 包层泵浦 纤芯泵浦 few-mode erbium-doped fiber few-mode erbium-doped fiber amplifier gain differential modal gain cladding-pumped core-pumped 
发光学报
2022, 43(12): 1915
作者单位
摘要
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
阮江冉 1,2裴丽 1,2,*郑晶晶 1,2王建帅 1,2[ ... ]宁提纲 1,2
作者单位
摘要
1 北京交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
少模掺铒光纤放大器(FM-EDFA)是长距离模分复用(MDM)光纤通信系统中必不可少的中继器件,其模间增益差(DMG)直接影响系统的通信质量。为实现FM-EDFA中不同模式的增益均衡,在包层泵浦条件下,提出了一种支持4模式组的铒离子分层掺杂环芯光纤,且无需考虑泵浦模式。对环芯光纤进行了设计,通过控制纤芯中心凹陷和外部凹槽折射率引起的模式分布变化,结合合理设计的铒离子掺杂半径及浓度来减小DMG。结果表明,当铒离子在环芯内分双层掺杂时,最大 DMG从0.8 dB(单层均匀掺杂)降低至0.44 dB(环芯双层)。在全C波段(1530~1565 nm)中,4模式组增益超过22 dB,最大DMG低于0.45 dB,噪声系数小于5.3 dB。包层泵浦结构有利于实现FM-EDFA的全光纤连接,易于与MDM通信系统集成,并发挥掺铒光纤放大器的全光补偿优势。
光通信 光纤通信 少模掺铒光纤放大器 环芯光纤 增益均衡 包层泵浦 
光学学报
2022, 42(4): 0406001

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