Волоконные ВКР-усилители

Возможное применение волоконных ВКР-усилителей предварительное усиление сигнала перед его регистрацией на приемнике системы оптической связи [72]. Измерения в эксперименте показали [63], что отношение сигнал/шум на приемнике определяется усиленным спонтанным КР, которое неизменно сопутствует процессу усиления. Часть энергии накачки преобразуется в спонтанное стоксово излучение и усиливается вместе с сигналом. Таким образом, выходное излучение состоит не только из желаемого сигнала, но также из широкополосного шума с шириной спектра 10 ТГц или более. В приближении неистощенной накачки можно получить аналитическое выражение для мощности усиленного спонтанного излучения [60]. С практической точки зрения представляет интерес отношение мощностей сигнала при включенной и выключенной накачках. Это отношение можно измерить экспериментально. Эксперимент с накачкой на длине волны 1,34 мкм показал, что это отношение составляет около 24 дБ для первой стоксовой компоненты на длине волны 1,42 мкм. но падает до 8 дБ, когда первая стоксова компонента используется для усиления сигнала на длине волны 1.52 мкм. Это отношение в схеме со встречными волнами сигнала и накачки Меньше, чем в схеме, где они распространяются в одном направлении [c.231]

Перестраиваемый волоконный ВКР-лазер использовался и для демонстрации усиления фемтосекундных оптических импульсов в волоконном ВКР-усилителе в условиях как попутной, так и встречной волн накачки [105]. Попутная накачка использовалась в схеме, где 500-фемтосекундные импульсы сначала проходили через отрезок световода длиной 100 м, где в результате действия дисперсии они уширялись до 23 ПС. Уширенные импульсы вместе с импульсами накачки длительностью 50 пс на длине волны 1,06 мкм вводились в усилитель, состоявший из 1-метрового световода. Усиленные импульсы сжимались в решеточном компрессоре. Сжатые импульсы были несколько шире (600-700 фс) исходных, но усилены по энергии в 15 ООО раз, когда мощность импульсов накачки составляла 150 кВт. Эксперимент показал, что частотная модуляция 23-пикосекундных исходных импульсов мало изменяется при усилении. Это указывает на возможность использования ВКР сверхкоротких импульсов в световодах не только для генерации фемтосекундных импульсов, но и для получения высоких пиковых мощностей. [c.247]

Вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР)-нелинейный процесс, который позволяет использовать световоды в качестве широкополосных ВКР-усилителей и перестраиваемых ВКР-лазеров. Но, с другой стороны, этот же процесс может резко ограничить характеристики многоканальных оптических линий связи из-за переноса энергии из одного канала в соседние каналы. В этой главе рассматриваются как применения ВКР, так и паразитные эффекты, связанные с ним. В разд. 8.1 представлены основы теории комбинационного рассеяния, причем подробно обсуждается понятие порога ВКР. В разд. 8.2 рассмотрено ВКР непрерывного или квазинепрерывного излучения. Там же обсуждаются характеристики волоконных ВКР-лазеров и усилителей и рассматриваются перекрестные помехи в многоканальных оптических линиях связи, обусловленные ВКР. ВКР сверхкоротких импульсов (СКИ), возникающее при импульсах накачки длительностью менее 100 пс, рассмотрено в разд. 8.3 и 8.4. В разд. 8.3 рассматривается случай положительной дисперсии групповых скоростей, а разд. 8.4 посвящен изучению солитонных эффектов при ВКР, возникающем в области отрицательной дисперсии групповых скоростей волоконного световода. Особое внимание уделено совместному действию дисперсионного уширения импульса с фазовой самомодуляцией (ФСМ) и фазовой кросс-модуляцией (ФКМ). [c.216]

Волоконные световоды можно использовать для усиления сигнала, если он распространяется вместе d интенсивной волной накачки и если его длина волны лежит внутри полосы комбинационного усиления. (Поскольку в основе действия таких усилителей лежит эффект ВКР, или эффект Рамана, их называют волоконными комбинационными (или рамановскими) усилителями.) Такие системы рассматривались вскоре после демонстрации ВКР в световодах [50], однако большое внимание им стало уделяться в 80-е годы благодаря их возможному применению в оптической связи [51-70]. Экспериментальная установка подобна изображенной на рис. 8.4, но без зеркал. Возможны конфигурации, в которых накачка и сигнал распространяются либо в одном, либо во встречных направлениях. [c.228]

После первого наблюдения ВКР [9] в световодах широко проводились исследования ВКР при накачке импульсами длительностью 100 нс, что соответствует квазинепрерывному режиму [15-30]. Параллельно проводились работы по многопроходному ВКР, когда световод, помещенный внут рь резонатора, образует перестраиваемый ВКР-лазер [31 49]. Третье направление-использование ВКР для усиления сигналов и создание в irrore волоконных ВКР-усилителей [50 70]. В этом разделе обсуждаются все три направления исследований ВКР в световодах, В отдельном подразделе рассматривается также применение ВКР-усиления для многоканальных систем оптической связи. [c.223]

Как видно из рис. 8.5, волоконные ВКР-усилители легко обеспечивают усиление в 1000 раз (30 дБ) при мощности накачки около 1 Вт [51]. В недавнем эксперименте [54] сп1Нал от полупроводникового лазера с длиной волны 1,24 мкм был усилен на 45 дБ в световоде длиной 2,4 км. В этих экспериментах использовалась попутная накачка. В другом эксперименте [53] сигнал на длрше волны 1,4 мкм от полупроводникового лазера усиливался в поле как попутной, так и встречной волн накачки. В качестве накачки использовалось излучение от непрерывного Nd ИАГ-лазера с длиной волны 1.32 мкм. Было получено ненасыщенное усиление 21 дБ при мощности накачки около 1 Вт. В обеих конфигурациях усиление было примерно одинаковым благодаря изотропии процесса ВКР. [c.230]

Привлекательным свойством волоконных ВКР-усилителей является широкая полоса усиления (> 5 ТГц). Они могут использоваться для усиления одновременно нескольких каналов в многоканальной системе оптической связи. Это было продемонстрировано в эксперименте [74], где сигналы от трех полупроводниковых лазеров с распределенной обратной связью в диапазоне 1,57-1,58 мкм одновременно усиливались в поле накачки с длиной волны 1,47 мкм. В этом эксперименте излучение накачки было получено от многомодового полупроводникового лазера, что делает данную схему практически применимой для систем оптической связи. При мощности накачки всего 60 мВт было получено усиление 5 дБ. Теоретический анализ двухканального комбинационного усиления показывает, что в общем случае существует взаимодействие между каналами [75]. Широкая полоса усиления волоконных ВКР-усилителей делает их пригодными для усиления коротких оптических импульсов. Усовершенствованию систем оптической связи с помощью комбинационного усиления уделено значительное внимание [76-81]. Наиболее многообещающим кажется использование комбинационного усиления для передачи сверхкоротких солитоноподобных импульсов по световодам длиной несколько тысяч километров [78, 80] (см. разд. 5.4). В эксперименте [79] импульсы длительностью 10 пс на длине волны 1,56 мкм усиливались при накачке непрерывным лазером на центрах окраски с длиной волны 1,46 мкм. Усиление таких коротких импульсов возможно только благодаря широкой полосе ВКР. Недавно в такой схеме было продемонстрировано прохождение солитонов длительностью 55 пс по световоду эффективной длиной 4000 км [81]. [c.232]

Так же как и волоконные ВКР-усилители, параметрические усилители могут оказаться полезными в системах оптической связи. Эти два типа усилителей отличаются друг от друга по ширине полосы и по требованиям, предъявляемым к накачке. ВКР-усилители обладают широкой полосой ( 5ТГц). но требуют отстройки частоты сигнала от частоты накачки около 13 ТГц. Параметрические усилители, напротив, имеют меньшую ширину полосы усиления ( 100 ГГц), но отстройка частоты сигнала от частоты накачки может составлять 100 ТГц. Такие параметры дают известную свободу в выборе накачки, в то время как ширина полосы достаточно велика для многих применений. Для обеспечения фазового согласования можно использовать большое двулучепреломление световодов, поддерживающих поляризацию. [c.306]

В гл. 8 рассмотрено вынужденное комбинационное рассеяние ВКР-явление генерации стоксовой волны (смещенной на 13 ТГЦ) в поле волны накачки при распространении накачки в световоде. Это происходит, только когда мощность накачки превышает пороговый уровень. Сначала обсуждаются усиление и порог вынужденного комбинационного рассеяния. Затем в двух отдельных разделах описывается ВКР для случая непрерывной или квазинепрерывной накачки и для случая сверхкоротких импульсов накачки. В последнем случае сочетание ФСМ, ФКМ и ДГС приводит к качественно новым особенностям. Эти особенности могут быть совершенно разными в зависимости от того, находится накачка в области нормальной или аномальной ДГС. Случай аномальной ДГС рассматривается в последнем разделе, особенно вьщелены волоконно-оптические ВКР-лазеры. Также обсуждаются применения ВКР-усилителей в волоконно-оптической связи. [c.30]

Предьщущие подразделы были посвящены однопроходному ВКР. Если поместить световод в резонатор (см. рис. 8.4), то однопроходный усилитель превращается в волоконный ВКР-лазер. Такие лазеры обсуждались в разд. 8.2.2 в случаях непрерывного или квазинепрерыв-ного режимов (Гд > 1 не). Здесь рассматриваются синхронно накачиваемые волоконные ВКР-лазеры, испускающие импульсы длительностью 100 ПС. В обычной схеме используются импульсы накачки длительностью около 100 пс на длине волны 1,06 мкм от Nd MAF-лазера с синхронизацией мод. [c.245]

Четырехволновое смешение так же. как ВКР и ВРМБ, может использоваться в усилителях и генераторах. Такие устройства привлекают внимание в контексте явлений, связанных со сжатыми состояниями [33-43]. В данном подразделе речь пойдет о таких важных характеристиках параметрических усилителей, как коэффициент усиления и ширина полосы. Обсуждаются также вопросы применения параметрических усилителей для получения сжатых состояний и в оптической волоконной связи. [c.301]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...