Новая схема широкополосного гибридного усилителя с большим усилением на основе комбинации эрбий-иттербиевого волоконного усилителя и дискретного рамановского усилителя

Sivanantha Raja A., Vigneshwari S., Selvendran S.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Sivanantha Raja, S. Vigneshwari, S. Selvendran Novel high gain and wide band hybrid amplifier designed with a combination of an EYDFA and a discrete Raman amplifier (Новая схема широкополосного гибридного усилителя с большим усилением на основе комбинации эрбий-иттербиевого волоконного усилителя и дискретного рамановского усилителя) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 4. С. 69–79.

Sivanantha Raja, S. Vigneshwari, S. Selvendran Novel high gain and wide band hybrid amplifier designed with a combination of an EYDFA and a discrete Raman amplifier (Новая схема широкополосного гибридного усилителя с большим усилением на основе комбинации эрбий-иттербиевого волоконного усилителя и дискретного рамановского усилителя) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2016. V. 83. № 4. P. 69–79.

Ссылка на англоязычную версию:

Sivanantha Raja, S. Vigneshwari, and S. Selvendran, "Novel high gain and wide band hybrid amplifier designed with a combination of an EYDFA and a discrete Raman amplifier," Journal of Optical Technology. 83(4), 249-256 (2016). https://doi.org/10.1364/JOT.83.000249

Аннотация:

При создании оптических сетей связи, для улучшения использования ширины полосы пропускания, величина усиления должна быть выровнена во всей полосе ча-стот. Выполнен анализ нового подхода к конструированию гибридного усилителя на основе комбинации одномодового волоконного эрбий-иттербиевого усилителя и дискретного рамановского усилителя для выравнивания величины усиления в полосах C и L оптического спектра, что соответствует спектральной ширине около 90 нм. Такой гибридный усилитель требует только пять оптимизированных волн накачки рамановского усилителя и не нуждается в дополнительной фильтрации для выравнивания усиления в нем. Работа усилителя была промоделирована и экспериментально изучена с использованием на входе ста десяти DWDM-каналов с пропускной способностью 40 Гб/с для БВН-сигналов. Они полностью перекрывают полосы C и L, а плотность каналов обеспечивает точное измерение таких важных параметров, как максимальное усиление, его неравномерность и шумовые характеристики. Были изучены различные частотные расположения пяти сигналов накачки рамановского усилителя – равномерное, неравномерное, и полунеравномерное. Минимальная неравномерность усиления была достигнута для полунеравномерного распределения частот накачки. Для оптимизации длины волоконного усилителя, мощности сигналов накачки и величины сигналов, подаваемых на вход усилителя, использовался программный пакет Optisystem. Анализировалась работа усилителя с попутной и встречной накачкой, а также их комбинации. Все эксперименты показали, что схема попутной накачки гибридного волоконно-рамановского усилителя дает наилучшие результаты: максимальное усиление 31,2 дБ, малая неравномерность усиления 2,09 дБ (6,7% от максимального усиления), максимальный шум-фактор 4,68 дБ и максимальное отношение сигнал/шум 34,23 дБ. Новая схема гибридного усилителя может быть полезной для систем кабельного телевидения и телекоммуникационных сетей.

Ключевые слова:

лазерная резка, пространственный профиль пучка, квадратная апертура, аподизация, зубчатая диафрагма, угловая селекция

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке департамента по науке и технологиям, Нью-Дели, фонда по улучшению научно-технологической инфраструктуры в университетах и высших учебных заведениях, грант по гос. заказу № SR/FST/College-061/2011(C).

Коды OCIS: 060.2330, 230.4480, 060.2320, 060.2410

Список источников:

1. Yin Hongxi, Richardson David J. Optical Code Division Multiple Access Communication Networks. Berlin, Heidelberg: Springer, 2009. P. 1–25.
2. Francis Idachaba, Dike U. Ike, Orovwode Hope. Future trends in fibre optics communication // Proceedings of the World Congress on Engineering. London. 2014. V. 1. P. 438–442.
3. Selvendran S., Sivanantharaja A. Analysis of four wave mixing under different all optical modulation formats // Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials. 2013. V. 22. № 3. P. 1350034-1–20.
4. Bobrovs V., Olonkins S., Alsevska A., Gegere L., Ivanovs G. Comparative performance of Raman-SOA and Raman-EDFA hybrid optical amplifiers in DWDM transmission systems // International Journal of Physical Sciences. 2013. V. 8. № 39. P. 1898–1906.
5. Inderpreet Kaur, Neena Gupta. Hybrid fiber amplifier // Optical Communications Systems / Ed. by Dr. Narottam Das. Croatia – EUROPEAN UNION, InTech. 2012. Chapter 4. P. 103–123. Available from: http://www.intechopen.com/books/optical-communications-systems/hybrid-fiber-amplifiers .
6. White Paper. Introduction to optical amplifiers. Sunnyvale, CA: Finisar Corporation, 2010. P. 1–6. Available from: https://www.finisar.com/sites/default/files/resources/Introduction%20to%20Optical%20Amplifiers.pdf.
7. Surindar Singh. Simulation and optimization of optical amplifiers in optical communication networks // Ph.D. thesis. India, Thapar: Thapar University, 2007. 273 p.
8. Max M.-K. Liu. Principles and applications of optical communications. New Delhi: Tata McGraw-Hill, 2010. Chapter 17. 853 p.
9. Inderpreet Kaur, Neena Gupta. Performance enhancement of DWDM systems using HTE configuration for 1479–1555 nm wavelength range // World Academy of Science. Engineering and Technology. International Scholarly and Scientific Research & Innovation. 2013. V. 7. P. 615–619.
10. Bass Michael, De Cusatis Casimer, Enoch Jay, Lakshminarayanan Vasudevan, Li Guifang, MacDonald Carolyn, Mahajan Virendra, Van Stryland Eric. Handbook of optics. V. V. Atmospheric Optics. Modulators. Fibre Optics. X-Ray and Neutron Optics. United States: McGraw-Hill, 2010. Chapter 14. P. 14.1–14.11.
11. Fady I. El-Nahal, Abdel Hakeim, Husein M. Thulium doped fibre amplifier (TDFA) for S-band WDM systems // Open Journal of Applied Sciences. 2012. P. 5–9.
12. Paschotta R., Nilsson J., Tropper A.C, Hanna D.C. Ytterbium-doped fibre amplifiers // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1997. V. 33. № 7. P. 1049–1056.

13. Jonathan Hu, Brian S. Marks, Curtis R. Menyuk. Flat-Gain Fibre RAs Using Equally Spaced Pumps // Journal of Lightwave Technology. 2004. V. 22. № 6. P. 1519–1522.
14. Hiroji Masuda. Hybrid EDFA/Raman amplifiers: Raman amplifiers for telecommunications 2 // Springer Series in Optical Sciences / Ed. by Mohammed N. Islam. NY: Springer-Verlag, 2004. V. 90/2. P. 413–443.
15. Clifford Headley, Govind P. Agrawal. Raman amplification in fibre optical communication systems // Elsevier Academic Press. 2005. P. 169–262.
16. Govind P. Agrawal. Fibre optic communication systems. NY: John Wiley & Sons. P. 232–243.
17. Paul F. Wysocki, Namkyoo Park, David Di Giovanni. Dual-stage erbium-doped, erbium/ytterbium-codoped fibre amplifier with up to +26 dBm output power and a 17 nm flat spectrum // Optics Letters. 1996. V. 21. № 21. P. 1744–1746.
18. Lu Z.G, Lavigne A., Lin P., Grover C.P. A erbium/ytterbium co-doped double-cladding fibre amplifier with 36.4 dBm output power // Photonics North. Optical Components and Devices / SPIE. 2004. V. 5577. P. 6. doi: 10.1117/12.565300.
19. Wysocki Paul F., Nykolak Gerald, Scott Shenk D., Kwame Eason. Noise figure limitation in ytterbium-codoped erbium-doped fibre amplifiers pumped at 1064 nm // OFC ‘96 Technical Digest. 1996. P. 32–33.
20. Raja Ahmad, Rochette Martin, Chatigny Stephane. Spectrally wide and high-power Er-Yb fibre amplifier for 40 Gb/s telecommunications applications // Conference on Lasers and Electro-Optics 2010. San Jose, California, United States. 16–21 May 2010. P. CWI2, doi:10.1364/CLEO.2010.CWI2.
21. Yusoffa N.M., Abasa A.F., Hitama S., Mahdia M.A. Dual-stage L-band erbium-doped fibre amplifier with distributed pumping from single pump laser // Optics Communications. 2012. V. 285. № 6. P. 1383–1386.
22. Harun S.W., Abdul-Rashid H.A., Muhd-Yassin S.Z., Abd-Rahman M.K. Dual-stage Er/Yb doped fibre amplifier for gain and noise figure enhancements // IEICE Electronics Express. 2006. V. 3. № 23. P. 517–521.
23. Rajini J. Helina, Selvi S. Tamil. Performance analysis of hybrid optical amplifiers for 64×10 Gbps DWDM system // Asian Journal of Applied Sciences. 2015. V. 8. № 1. P. 46–54.
24. Martini Márcia M. Jardim, Castellani Carlos Eduardo S., Pontes Maria José, Ribeiro Moisés R.N., Kalinowski Hypolito José. Gain profile optimization for Raman+EDFA hybrid amplifiers with recycled pumps for WDM Systems // Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications. 2010. V. 9. № 2. P. 100–112.
25. Hybrid amplifiers. optiwave inc. http://opt.zju.edu.cn/eclass/attachments/2011-11/01-1321946101-71122.pdf
26. Simranjit Singh. Performance optimization of hybrid optical amplifiers for dense wavelength division multiplexed system // Ph.d. thesis. Thapar: Thapar University, 2014. P. 1–160.
27. Yeh C.-H., Chi S. Utilizations of EDFA and SOA in series for broadband gain amplification // Laser Physics Letters. 2007. V. 4. № 6. P. 433–436.
28. Khadijah Ismail, P. Susthitha Menon, Sahbudin Shaari, Abang Annuar Ehsan, Hesham Bakarman, Norhana Arsad, Bakar Ahmad Ashrif A. Gain performance of cascaded and hybrid semiconductor optical amplifier in CWDM system // J. Nonlinear Optic. Phys. Mat. 2014. V. 23. № 1. P. 1450007-1–11.
29. Umesh Tiwari, Thyagarajan K., Shenoy M.R. Comparative study of EDFA/SOA hybrid amplifier for application in broadband communication // International Conference on Fibre Optics and Photonics. Chennai, India. 9–12 December 2012. P. WPo.32. doi:10.1364/PHOTONICS.2012.WPo.32.
30. Iannone Patrick P., Reichmann Kenneth C. Hybrid SOA-RAs for Fibre-to-the-Home and Metro // National Fibre Optic Engineers Conference. San Diego, California United States, 2008. P. 1–8.
31. Lim E.L., Alam S.U., Richardson D.J. Optimizing the pumping configuration for the power scaling of inband pumped erbium doped fibre amplifiers // Opt. Express. 2012. V. 20. № 13. P. 13886–95. doi: 10.1364/OE.20.013886.
32. SM-Erbium Ytterbium doped fiber. Fibercore inc. Available From: www.fibercore.com/product/sm-erbiumytterbium-doped-fiber.
33. Harun Dimyati K., Muhd-Yassin S.W., Abd-Rahman S.Z., Ahmad M.K.H. Compact and efficient Er-Yb-DOPED fibre amplifier // Journal of Nonlinear Optical Physics and Materials. 2008. V. 17. № 2. P. 193–198.
34. Wang Jing, Zhang Chen Fang, ZhengSiWen, Lin Zhen, Kang ZeXin, Sun Jiang, Wang ChunCan, Jian Shui Sheng. Er3+/Yb3+ co-doped optical fibres: fabrication and characteristics // International Conference on Electronics and Optoelectronics. Dalian, 2011. V. 1. P. 124–126.
35. Zhaoxia Sheng, Qun Han, Jiping Ning. Analysis of pump-wavelength drift induced stability problems of cladding-pumped EYDFAs // Optoelectronics And Advanced Materials – Rapid Communications. 2011. V. 5. № 3. P. 201–203.
36. Govind P. Agrawal. Nonlinear fiber optics. USA, San Diego: Academic Press. P. 306–307.
37. Simranjit Singha, Rajinder Singh Kaler. Review on recent developments in hybrid optical amplifier for dense wavelength division multiplexed system // Optical Engineering. 2015. V. 54. № 10. P. 100901–11.