基于10 km弱耦合七芯光纤的信能共传技术 被引量：1

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作者 杨海林 王珊 +5 位作者 彭迪 张振荣 向梦 付松年 李建平 秦玉文 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2557-2562,共6页

随着5G微基站建设密度急剧增加,因采用传统电缆供电方式,5G网络的建设成本和部署难度将大幅提升.光纤信能共传技术作为一种新型供电方式,利用光纤作为传输介质,实现1064 nm能量光和1550 nm信号光的共同传输,同时满足高速信号的5G前传和5... 随着5G微基站建设密度急剧增加,因采用传统电缆供电方式,5G网络的建设成本和部署难度将大幅提升.光纤信能共传技术作为一种新型供电方式,利用光纤作为传输介质,实现1064 nm能量光和1550 nm信号光的共同传输,同时满足高速信号的5G前传和5G微基站的集中化能量管理.本文提出一种基于空分复用技术的光纤信能共传方案,基于10 km弱耦合七芯光纤实验实现了10 W能量光和1.5 Gbit/s速率5G新空口(New Radio,NR)信号光的共同传输,远端通过光电转换效率为35%的光伏电池获得了0.42 W的电功率,可驱动一个远端天线单元(Remote Antenna Unit,RAU),7 h连续监测接收能量光功率的波动范围小于0.4%.与此同时,接收到的5G NR信号误差向量幅度值(Error Vector Magnitude,EVM)仅为0.38%,创纪录地实现了6.3 W·(Gbit/s)·km电功率-容量-距离积. 展开更多

关键词 空分复用 5G前传 高功率激光 光纤信能共传

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基于传输矩阵的公里级多模光纤计算成像技术(特邀)

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作者 马梓豪 刘淏天 +2 位作者 叶建伟 徐毅 秦玉文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期235-242,共8页

多模光纤因其高通量的优点,成为短距光纤通信的重要传输介质之一。然而,不同模式在多模光纤的传输过程中会发生模式色散,导致输出端形成杂乱无序的散斑,无法直接通过简单的强度探测解调出输入信息。为解决这一问题,该研究探讨了基于传... 多模光纤因其高通量的优点,成为短距光纤通信的重要传输介质之一。然而,不同模式在多模光纤的传输过程中会发生模式色散,导致输出端形成杂乱无序的散斑,无法直接通过简单的强度探测解调出输入信息。为解决这一问题,该研究探讨了基于传输矩阵方法在公里级多模光纤上实现信息并行传输,结合精准传输矩阵测量及求逆,不仅成功实现了256阶灰度图像信息的高保真计算成像,而且实现了基于传输矩阵的公里级多模光纤视频传输,验证了该方法的准确性和有效性。实验结果表明:借助空间光波前调制手段,结合传输矩阵求逆方法,随机二维码和高清全彩视频传输的准确性均达到了100%,解调准确率优于传统的散斑相关散射矩阵方法。该研究的成果可为短距光纤通信、空间光通信和光学安全保密通信等领域的发展提供新的思路。 展开更多

关键词 多模光纤 传输矩阵 波前整形 计算成像

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光纤陀螺光路热致零漂误差机理与抑制方法

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作者 张天乐 温坤华 +2 位作者 张翔 林蹉富 杨军 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第5期14-24,共11页

光纤陀螺(FOG)作为一种高精度角速度传感器,在惯性导航、定位定向和姿态控制中扮演着至关重要的角色。然而,光纤陀螺光路热致零漂误差是限制陀螺精度提升的关键因素之一。通过分析Shupe效应、Mohr效应及交扰效应,解释了热致零漂误差的... 光纤陀螺(FOG)作为一种高精度角速度传感器,在惯性导航、定位定向和姿态控制中扮演着至关重要的角色。然而,光纤陀螺光路热致零漂误差是限制陀螺精度提升的关键因素之一。通过分析Shupe效应、Mohr效应及交扰效应,解释了热致零漂误差的产生机理;从内因(几何对称性和物理对称性)和外因(环境影响和物理场激励)两方面归纳了影响零漂误差的不同因素;进一步讨论了对内因和外因的关键因素(如光路的应变和温度分布)检测的布里渊光时域分析(BOTDA)技术、光频域反射(OFDR)技术以及拉曼光时域反射(ROTDR)技术的研究现状;最后介绍了光纤环绕制工艺的优化、特种光纤的应用、尾纤长度的调整以及温度补偿技术等多种抑制热致零漂误差的措施和方法。上述研究为恶劣环境下导航级光纤陀螺测量精度和环境适应性的进一步提升奠定了基础。 展开更多

关键词 光纤陀螺 热致零漂 光路对称性 分布式测试 零漂误差抑制

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少模掺铒光纤放大器的增益性能调控研究进展(特邀) 被引量：1

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作者 秦玉文 王悦 +4 位作者 张聪 曾研 方翼鸿 许鸥 付松年 《光学学报(网络版)》 2024年第2期4-19,共16页

少模掺铒光纤放大器是实现长距离、大容量模分复用光传输的核心器件。多波长模分复用信号经过少模掺铒光纤放大器后,不同模式的信道将产生不同的增益,如波长相关增益、模式相关增益,最终导致模分复用通信系统的扩容性能下降。本文系统... 少模掺铒光纤放大器是实现长距离、大容量模分复用光传输的核心器件。多波长模分复用信号经过少模掺铒光纤放大器后,不同模式的信道将产生不同的增益,如波长相关增益、模式相关增益,最终导致模分复用通信系统的扩容性能下降。本文系统地阐述了少模掺铒光纤放大器中模式相关增益的产生机理与调控策略,对不同的增益调控策略进行性能对比,最后对多波长大模式数目下的研究挑战进行了展望。 展开更多

关键词 模分复用 少模掺铒光纤放大器 差分模式增益 增益均衡

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太赫兹混频器噪声系数测量

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作者 陶星宇 刘文杰 +6 位作者 孙粤辉 秦菲菲 宋青娥 赵泽宇 刘丽娟 陈天香 王云才 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期943-949,共7页

噪声系数是评价高频电子器件传输信号性能的重要参数,随着工作频率的增加,高频电子器件的噪声系数通常会增大,现有噪声源的超噪比无法满足测量需求。为了实现高频电子器件噪声系数的测量,本文基于非相干光混频技术,将三束非相干光耦合... 噪声系数是评价高频电子器件传输信号性能的重要参数,随着工作频率的增加,高频电子器件的噪声系数通常会增大,现有噪声源的超噪比无法满足测量需求。为了实现高频电子器件噪声系数的测量,本文基于非相干光混频技术,将三束非相干光耦合进入单行载流子光电二极管,研制了220~325 GHz高超噪比且可调谐的太赫兹光子噪声源,超噪比可调谐至45 dB。通过Y因子法将其应用于大噪声系数、负变频增益太赫兹混频器噪声系数的测量。测量得到太赫兹混频器噪声系数的范围为16~32 dB,变频增益约为-13 dB,测量不确定度为0.43 dB。研制的高超噪比且可调谐的太赫兹光子噪声源,能够满足大噪声系数太赫兹电子器件的测量需求,对太赫兹电子器件噪声系数的测量以及指导器件的进一步优化有着重要的作用。 展开更多

关键词 噪声系数 噪声源 太赫兹混频器 光混频 Y因子法

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太赫兹噪声源研究进展

6

作者 刘丽娟 秦菲菲 +2 位作者 孙粤辉 刘文杰 王云才 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第11期1228-1237,共10页

噪声源是一种产生可控(频率及功率可控)噪声的装置,是器件研发环节中的重要工具。太赫兹噪声源在太赫兹器件噪声系数测试、星载微波辐射计标定、成像和波谱分析等方面具有重要的应用。本文系统地梳理了国内外太赫兹噪声源的发展及研究近... 噪声源是一种产生可控(频率及功率可控)噪声的装置,是器件研发环节中的重要工具。太赫兹噪声源在太赫兹器件噪声系数测试、星载微波辐射计标定、成像和波谱分析等方面具有重要的应用。本文系统地梳理了国内外太赫兹噪声源的发展及研究近况,分析了基于热力学、电子学和光子学太赫兹噪声源的技术特点,并对其未来发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 太赫兹 噪声源 超噪比 平坦度

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窃听重构共驱混沌同步的理论与实验研究

7

作者 杜鑫源 刘琦 +3 位作者 王龙生 郭园园 王安帮 王云才 《中国激光》 北大核心 2025年第2期200-208,共9页

开展了窃听重构共驱半导体激光器混沌同步的验证性研究。窃听者通过公共信道截获少量不易察觉的驱动光信号,将其进行高增益放大后注入参数匹配的响应激光器构建混沌同步。理论与实验结果表明,窃听重构的混沌同步质量劣于合法通信双方的... 开展了窃听重构共驱半导体激光器混沌同步的验证性研究。窃听者通过公共信道截获少量不易察觉的驱动光信号,将其进行高增益放大后注入参数匹配的响应激光器构建混沌同步。理论与实验结果表明,窃听重构的混沌同步质量劣于合法通信双方的混沌同步质量。主要原因是,高增益光放大引入了大量的自发辐射噪声并降低了驱动信号的信噪比,恶化了窃听重构的混沌同步质量。分析了光放大增益、激光器内部参数失配以及光纤传输距离对窃听重构混沌同步质量的影响。上述结果为基于混沌同步的保密光通信的安全性分析与增强提供了参考。 展开更多

关键词 半导体激光器 混沌激光 混沌同步 混沌保密通信 窃听重构

原文传递

基于光纤光栅法珀干涉结构的热线式风速计

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作者 林颖 唐玉涵 +2 位作者 杜浪哲 徐鹏柏 董新永 《光子学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期146-154,共9页

为提高热线式光纤光栅风速计的性能,提出一种基于光纤光栅法珀干涉结构的热线式风速计。该风速计通过在两个光纤布拉格光栅的中间熔接一段长度为500μm的掺钴光纤以形成法珀干涉结构(FPI),该掺钴光纤吸收1480 nm激光后产生热量从而形成... 为提高热线式光纤光栅风速计的性能,提出一种基于光纤光栅法珀干涉结构的热线式风速计。该风速计通过在两个光纤布拉格光栅的中间熔接一段长度为500μm的掺钴光纤以形成法珀干涉结构(FPI),该掺钴光纤吸收1480 nm激光后产生热量从而形成热线,根据热膨胀效应和热光效应,温度变化会引起掺钴光纤中光程的变化,使得FPI的干涉谱红移。当气流流过FPI风速计时,掺钴光纤的热量散失速率加快,温度降低进而导致FPI干涉谱蓝移,蓝移量与风速成固定的关系。因此,通过测量FPI干涉谱的波长改变量,可以计算出风速值。实验中,在0~9 m/s的范围进行了风速测量,获得热线式风速计的典型响应,灵敏度随风速增大逐渐降低。在风速为0.1 m/s时,风速计的灵敏度达到-1053.86 pm·m^(-1)·s,而风速为0.5 m/s和5.0 m/s时,灵敏度分别为-746.47 pm·m^(-1)·s和-15.15 pm·m^(-1)·s。与已报道的热线式光纤光栅风速计相比,所提出的光纤光栅FPI风速计具有灵敏度高、结构简单紧凑、易于制造、成本低等优点。 展开更多

关键词 光纤传感器 热线式风速计 光纤布拉格光栅 法布里珀罗干涉仪 掺钴光纤 风速测量

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太赫兹频段OFDM一体化波形的雷达探测性能分析

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作者 徐利民 付松年 +1 位作者 彭迪 秦玉文 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第6期679-687,共9页

传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题,严重降低功率放大器的效率,恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准,从距离和... 传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题,严重降低功率放大器的效率,恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准,从距离和速度两方面分析和比较了太赫兹频段正交频分复用-16阶正交幅相调制-线调频(OFDM-16QAM-LFM)、正交频分复用-二进制相移键控-线调频(OFDM-BPSK-LFM)、正交频分复用-最小相移键控-线调频(OFDM-MSK-LFM)3种OFDM一体化波形的雷达探测性能。数值仿真结果表明,OFDM-16QAM-LFM波形在太赫兹频段的距离和速度探测性能良好,但PAPR过高;OFDM-BPSK-LFM、OFDM-MSK-LFM波形采用相位调制代替幅度-相位调制,保持恒定包络特性;OFDM-BPSK-LFM一体化波形的距离分辨力不会随着子载波数量增加而恶化,但速度分辨力随着子载波数量的增加而受到很大影响,不适宜用于高速运动状态下多目标的速度检测;OFDM-MSK-LFM波形可承载更多的子载波,适应复杂场景下的多载波雷达探测需求。本文方法为不同应用场景的一体化波形选择提供了参考。 展开更多

关键词 太赫兹 雷达-通信一体化 正交频分复用 恒包络波形 模糊函数

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C+L波段全覆盖高增益掺铒光纤放大器

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作者 邹泳芳 董新永 +5 位作者 巫智凯 文建湘 王廷云 汪松 王云才 秦玉文 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期201-206,共6页

通过增加光纤放大器的增益带宽,可以有效提升光纤通信系统的传输容量。目前,C+L波段掺铒光纤放大器(EDFA)通常采用C波段和L波段EDFA并联的方式,但这种方法会在两个增益波段之间产生带宽“死区”。为了解决这一问题,以Bi/Er共掺石英光纤... 通过增加光纤放大器的增益带宽,可以有效提升光纤通信系统的传输容量。目前,C+L波段掺铒光纤放大器(EDFA)通常采用C波段和L波段EDFA并联的方式,但这种方法会在两个增益波段之间产生带宽“死区”。为了解决这一问题,以Bi/Er共掺石英光纤作为主要增益介质,在二级双程放大结构的基础上,通过插入波长匹配的长周期光纤光栅进行“削峰补谷”操作,成功拓展了增益带宽。这种新型的C+L波段全覆盖高增益掺铒光纤放大器,其25 dB增益带宽和20 dB增益带宽分别达到了78 nm(1529~1607 nm)和85 nm(1527~1612 nm),最高增益可达51.2 dB,同时噪声系数降至3.9 dB。该研究不仅消除了C+L波段EDFA的带宽“死区”问题,而且通过结合长周期光纤光栅,实现了单个EDFA对C+L波段的高增益全覆盖。该EDFA有望在未来高容量长距离光纤传输系统中获得重要应用。 展开更多

关键词 掺铒光纤放大器 C+L波段 增益带宽 长周期光纤光栅

原文传递

光反馈分布式反射激光器产生宽带激光混沌

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作者 方文康 贾志伟 +5 位作者 李青天 柳莹 宫蕾 王龙生 郭园园 王安帮 《光学学报》 CSCD 北大核心 2024年第21期167-174,共8页

面向宽带激光混沌产生,提出一种带有相位区的三区分布式反射(DR)激光器,并进行了仿真研究。研究发现,在外部光反馈下,随着光反馈强度的增大,DR激光器经过间歇性路径进入宽带混沌状态。由于DR激光器中的双光共振效应(PPR),混沌振荡的高... 面向宽带激光混沌产生,提出一种带有相位区的三区分布式反射(DR)激光器,并进行了仿真研究。研究发现,在外部光反馈下,随着光反馈强度的增大,DR激光器经过间歇性路径进入宽带混沌状态。由于DR激光器中的双光共振效应(PPR),混沌振荡的高频部分显著增强,从而使产生激光混沌的带宽超过45 GHz。研究了PPR频率和强度对产生激光混沌的影响,发现PPR频率越低,所产生混沌的带宽越大,而PPR强度对所产生混沌的带宽影响不大。所提出的三区DR激光器的PPR频率可以通过改变相位区和分布式反射区电流进行调控,从而调控激光混沌状态,这种可调控宽带激光混沌源对于开发高速保密光通信技术具有重要意义。 展开更多

关键词 宽带激光混沌 分布式反射激光器 双光共振效应 保密光通信

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用于光频域偏振计精度提升的色散补偿方法

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作者 林钰昊 杜浩祺 +3 位作者 喻张俊 杨军 王云才 秦玉文 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期57-65,共9页

从理论上推导了相位因受色散影响而发生畸变的干涉信号以及相应的色散补偿算法流程,定性验证了干涉仪色度色散差异对测试系统的精度劣化效果,提出色散迭代补偿方法,并结合自参考干涉仪光路结构来抑制待测器件的双折射色散引入的相位噪... 从理论上推导了相位因受色散影响而发生畸变的干涉信号以及相应的色散补偿算法流程,定性验证了干涉仪色度色散差异对测试系统的精度劣化效果,提出色散迭代补偿方法,并结合自参考干涉仪光路结构来抑制待测器件的双折射色散引入的相位噪声。实验结果表明,5 m的色散位移光纤引入的色度色散差异会导致测试500 m保偏光纤的偏振串扰时幅值失真25.5 dB,空间分辨率降低为原来的1/233;在利用色散迭代补偿算法对9.5 km保偏光纤中双折射色散进行补偿后,偏振串音幅值失真的校正效果最高达到20.0 dB。此外,测试结果还具有较高的重复性(0.3 dB),说明本文研究工作对于长距离保偏光纤的故障分析和精确诊断具有重要意义。 展开更多

关键词 分布式光学测试 光频域偏振计 色散补偿 保偏光纤与器件 光纤陀螺

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全光纤超宽带电光频梳

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作者 赵瑞程 李建平 秦玉文 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第20期44-52,共9页

提出一种飞秒全光纤宽带电光调制光频梳产生技术,基于电光调制种子光频梳,通过时频域联合整形、精确色散补偿以及非线性混频等过程,在满足平坦度优于10 dB的情况下,实现的载波间隔为12.5 GHz,载波覆盖范围超过145 nm(即梳齿数目超过145... 提出一种飞秒全光纤宽带电光调制光频梳产生技术,基于电光调制种子光频梳,通过时频域联合整形、精确色散补偿以及非线性混频等过程,在满足平坦度优于10 dB的情况下,实现的载波间隔为12.5 GHz,载波覆盖范围超过145 nm(即梳齿数目超过1450),覆盖了多波段(S、C、L波段)光纤通信范围,并且光频梳整体输出功率超过2.3 W,即单根梳齿功率大于0 dBm。研究结果表明,所提全光纤宽带电光调制光频梳在超大容量光纤通信、超快并行信号处理等领域有着良好的应用前景。 展开更多

关键词 光频梳 飞秒脉冲 脉冲整形 电光调制 多波段 光纤通信

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放大自发辐射辅助泵浦的L波段扩展掺铒光纤放大器

14

作者 林漫冰 阮继宇 +3 位作者 劳浩贤 钟力 汪松 董新永 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第13期218-223,共6页

近年来,L波段扩展的掺铒光纤放大器(LE-EDFA)由于能增加光纤传输带宽而成为研究热点,但该放大器所需增益光纤较长,普遍存在泵浦转换效率低、增益水平不高等问题。将反向放大自发辐射(ASE)辅助泵浦技术应用于LE-EDFA增益提升研究,发现反... 近年来,L波段扩展的掺铒光纤放大器(LE-EDFA)由于能增加光纤传输带宽而成为研究热点,但该放大器所需增益光纤较长,普遍存在泵浦转换效率低、增益水平不高等问题。将反向放大自发辐射(ASE)辅助泵浦技术应用于LE-EDFA增益提升研究,发现反向ASE在泵浦功率较低或铒镱共掺光纤(EYDF)较长的情况下,可以大幅度提高LE-EDFA的增益水平,提高量可达5.1 dB~16.7 dB。采用反向ASE辅助泵浦结合预放大技术,在550 mW的较低总泵浦功率情况下,实现了1570~1610 nm范围内高于20 dB的增益、低于6 dB的噪声系数,并且1620 nm处的增益尚达13.7 dB。与其他已报道LE-EDFA相比,反向ASE辅助泵浦的LE-EDFA在较低的泵浦功率情况下实现了等同的增益水平,具有泵浦转换效率高、制备成本低等优势,有望广泛应用于高容量光纤传输系统。 展开更多

关键词 L波段扩展掺铒光纤放大器 铒镱共掺光纤 放大自发辐射

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复杂信号驱动半导体激光器混沌振荡的神经网络学习

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作者 范小琦 毛晓鑫 王安帮 《光学学报》 CSCD 北大核心 2024年第21期175-182,共8页

结合卷积层的双向长短期记忆网络构建了从驱动信号到半导体激光器输出信号的映射,探究了在共同信号驱动的条件下,神经网络输出与激光器输出二者之间的混沌同步条件,揭示了神经网络性能与其网络参数、混沌信号带宽以及驱动与响应间同步... 结合卷积层的双向长短期记忆网络构建了从驱动信号到半导体激光器输出信号的映射,探究了在共同信号驱动的条件下,神经网络输出与激光器输出二者之间的混沌同步条件,揭示了神经网络性能与其网络参数、混沌信号带宽以及驱动与响应间同步性的关系。通过仿真研究发现,当驱动与响应间的互相关系数超过0.67时,神经网络对于7.91 GHz带宽的混沌可以在背靠背条件下产生约0.9234相关系数的同步混沌。当进一步增大混沌带宽至9.2 GHz以上或者降低驱动响应间相关系数至0.63以下时,通过窃听公共信道中的驱动信号并结合神经网络攻击,能够获得与混沌载波相关系数为0.85的时序。 展开更多

关键词 半导体激光器 混沌激光 混沌同步 神经网络 保密通信

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高增益二级双程L波段扩展掺铒光纤放大器 被引量：1

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作者 阮继宇 劳浩贤 +3 位作者 林漫冰 钟力 汪松 董新永 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第22期136-141,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 激光器 L波段掺铒光纤放大器 光纤放大器 光纤通信

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