布里渊激光器的单纵模原理
光纤通信系统与应用(胡庆)复习总结
红色：重点、绿色：了解第1章1、光纤通信的基本概念：以光波为载频，用光纤作为传输介质的通信方式。
光纤通信工作波长在于近红外区：0.85～2.00μm的波长区，对应频率: 167～375THz。
对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工作波长，即0.85μm、 1.31μm 1.55μm及 1.625μm2、光纤通信系统的基本组成：P5 图1-3目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD）的光纤数字通信系统。
该系统主要由光发送设备（光发射机）、光纤传输线路、光接收设备（光接收机）、光中继器以及各种耦合器件组成。
各部件功能：电发射机：对来自信源的信号进行模/数转换和多路复用处理；光发送设备：实现电/光转换；光接收机：实现光/电转换；光中继器：将经过光纤长距离衰减和畸变后的微弱光信号放大、整形、再生成具有一定强度的光信号，继续送向前方，以保证良好的通信质量。
3、光纤通信的特点：（可参照P1、2）优点：（1），传输容量大。
（2）传输损耗小，中继距离长。
（3）保密性能好：光波仅在光纤芯区传输，基本无泄露。
（4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。
（5）体积小、重量轻。
（6）原材料来源丰富、价格低廉。
缺点：1）弯曲半径不宜过小；2）不能远距离传输；3）传输过程易发生色散。
4、适用光纤：P11G.652 和G.654：常规单模光纤，色散最小值在1310nm处，衰减最小值在1550nm 处。
常见的结构有阶跃型和下凹型单模光纤。
G.653：色散位移光纤，色散最小值在1550nm处，衰减最小值在1550nm处。
难以克服FWM混频等非线性效应带来的影响。
G.655：非零色散光纤，色散在1310nm处较小，不为0；衰减最小值在1550nm处。
可以尽量克服FWM混频等非线性效应带来的影响。
补充：1、1966年7月，英籍华人（高锟）博士从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性。
光纤激光器工作原理及发展
光纤激光器的工作原理及其发展前景1 引言光纤激光器于1963 年发明，到20 世纪80 年代末第一批商用光纤激光器面市，经历了20 多年的发展历程。
光纤激光器被人们视为一种超高速光通信用放大器。
光纤激光器技术在高速率大容量波分复用光纤通信系统、高精度光纤传感技术和大功率激光等方面呈现出广阔的应用前景和巨大的技术优势。
光纤激光器有很多独特优点，比如：激光阈值低、高增益、良好的散热、可调谐参数多、宽的吸收和辐射以及与其他光纤设备兼容、体积小等。
近年来光纤激光器的输出功率得到迅速提高。
已达到10—100 kW作为工业用激光器，现已成为输出功率最高的激光器。
光纤激光器的技术研究受到世界各国的普遍重视，已成为国际学术界的热门前沿研究课题。
其应用领域也已从目前最为成熟的光纤通讯网络方面迅速地向其他更为广阔的激光应用领域扩展。
本文简要介绍了光纤激光器的结构、工作原理、分类、特点及其研究进展，最后对光纤激光器的发展前景进行了展望。
2 光纤激光器的结构及工作原理2.1 光纤激光器的结构和传统的固体、气体激光器一样。
光纤激光器基本也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本的要素组成。
泵浦源一般采用高功率半导体激光器(LD) ，增益介质为稀土掺杂光纤或普通非线性光纤，谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔，也可以用耦合器构成各种环形谐振腔泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤，增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益并产生自发辐射所产生的自发辐射光经受激放大和谐振腔的选模作用后．最终形成稳定激光输出。
图 1 为典型的光纤激光器的基本构型。
增益介质为掺稀土离子的光纤芯，掺杂光纤夹在 2 个仔细选择的反射镜之间．从而构成F—P谐振器。
泵浦光束从第1个反射镜入射到稀土掺杂光纤中•激射输出光从第2个反射镜输出来。
2.2 光纤激光器的工作原理掺稀土元素的光纤放大器促进了光纤激光器的发展，因为光纤放大器可以通过适当的反馈机理形成光纤激光器。
【国家自然科学基金】_环形腔激光器_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
科研热词 推荐指数 环形腔 5 激光器 4 光纤激光 3 相干组束 2 单频激光器 2 光纤激光器 2 nd:yvo_4 2 非线性偏振旋转 1 集成光学 1 铒镱共掺磷酸盐光纤 1 距离 1 被动锁相 1 被动相位锁定 1 自混合散斑 1 端面抽运 1 相干合成 1 环形腔光纤激光器 1 激光谐振腔 1 激光振荡 1 激光二极管 1 氧化硅 1 掺铒光纤 1 微激光器 1 布里渊光纤陀螺 1 声光可调谐滤波器 1 受激布里渊散射(sbs) 光纤激光器1 环形腔 发展 1 单频激光 1 单端泵浦 1 单端抽运 1 半导体纳米线 1 动态测量 1 光纤环形激光器 1 光-光转换效率 1 nd:yvo4晶体 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
53 54 55 56
低阈值 w型掺铒光纤 s波段 sagnac干涉环
推荐指数 7 6 5 4 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66
光电子技术作业解答
赖老师的课到期中考试为止一共有9次作业，依次分别由冯成坤、饶文涛、黄善津、刘明凯、郑致远、黄瑜、陈奕峰、周维鸥和陆锦洪同学整理，谨此致谢！作业一：1、桌上有一本书，书与灯至桌面垂直线的垂足相距半米。
若灯泡可上下移动，灯在桌上面多高时，书上照度最大？（假设 灯的发光强度各向通性，为I0） 解：设书的面积为dA ，则根据照度的定义公式：dAd I dA d E 0Ω==φ （1）其中Ωd 为上图所示的立体角。
因而有：2/32222)h (L hdA h L cos dA d +⋅=+⋅=Ωθ （2） 将（2）式代入（1）式得到：2/3220)h (L hI E += （3） 为求最大照度，对（3）式求导并令其等于零，0dhdE= 计算得：m 221h =因而，当高度为m 221时书上的照度最大。
2、设He-Ne 激光器中放电管直径为1mm ，发出波长为6328埃的激光束，全发散角为θ=10-3rad ，辐射通量为3mW ，视见函数取 V(6328)=0.24，求： （1）光通量，发光强度，沿轴线方向的亮度？（2）离激光器10米远处观察屏上照明区中心的照度？（3）若人眼只宜看一熙提的亮度，保护眼镜的透射系数应为多少？ 解：（1）光通量：lm 49.010324.0638V K 3m v =⨯⨯⨯=Φ⋅⋅=Φ-θ 发光强度：cd 1024.64d d I 52vv ⨯≈Φ=ΩΦ=θπ 亮度：211235m /cd 1059.7)10(41024.6dAcos dI L ⨯≈⨯⨯==-πθ轴（2）由题意知，10米远处的照明区域直径为： m 101010L D 23--=⨯=⋅=θ从而照度为：lx 9.6238)10(4149.0D 4E 222v=⨯⨯=Φ=-ππ（3）透射率：81141026.11095.710L 1T -⨯≈⨯==轴（熙提）作业二1、说明蓝色火焰与黄色火焰的色温谁高，为什么？ 答：色温是用黑体的温度来标度普通热辐射源的温度。
密集波分复用DWDH传输原理
劣化的程度随数据速率的平方增大 决定了电中继器之间的距离
光纤的色散
模间色散(Mode Dispersion) 色度色散(Cromatic Dispersion) 偏振色散(Polarization Mode Dispersion)
色散对信号的分出和插入传输
3
2
4
1
高容量：可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍
波长路由：利用WDM选路实现网络交换和恢复从而实现未来透明的、具有高度生存性的光联网
低成本：在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，大大降低传输成本
透明性：与信号速率、格式无关, 是引入宽带新业务（例如CATV ) 的方便手段
调制方式
直接调制方式
输出功率正比于调制电流；
简单、损耗小、价廉；
使用FP或DFB激光器二极管；
随调制速率增高，模数增加，激光器谱线展宽（啁啾）。
限制使用在 <2.5Gbps速率下，较短距离传输。
调制方式
间接调制方式 －激光器光源＋开关 －复杂、损耗大、价格贵； 分离外调制 铌酸锂（LiNbO3）Mach-Zehnder 集成外调制 电吸收（EA） III-V 族半导体Mach-Zehnder －线性调频（啁啾）无或小 －用于>2.5Gbps 高速率传输
1545
1550
1555
1560
1565
1570
OSC信道151010nm
C-Band
L-Band
(THz)
(nm)
中心频率(中心波长)偏差n/5，n为光信道间隔
标称中心频率或波长是以193.1THz（1552.52nm)为中心、间隔为100GHz的整数倍。
【国家自然科学基金】_单频激光器_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
科研热词 单频 非平面 钛宝石激光器 角锥棱镜 环形腔 激光器 光纤激光器 光纤光栅 像散补偿 ⅰ类临界相位匹配 yvo4-nd:yvo4复合晶体 lbo晶体 fabry-perot结构
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
53
1
1
2014年 科研热词 激光器 高重频 频率调谐 脉冲激光器 线性波长扫描 窄线宽 电光效应 可调f-p滤波器 双折射滤光片 单频nd:yag激光器 单频 光纤激光器 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
科研热词 激光器 单频 环形腔 非平面 角锥棱镜 激光二极管端面抽运 单频激光 频率调制光谱术 非线性光学 非平面环形腔 键合晶体 量子光学 蓝光 腔内倍频 稳频 热键合 热透镜 激光稳频 激光技术 激光二极管抽运 标准具 振荡-放大系统 强度噪声 差频产生 外腔谐振倍频 噪声抑制 吸收线形 可调谐激光 单频蓝光 单频光纤激光器 单块结构 全固态 光通信 光纤谐振环 光电前馈 光栅 信号流程图 中红外激光 ⅰ类临界相位匹配 lbo晶体
高峰值功率大模场全光纤脉冲放大器
大 输 出 的激 光 脉 冲峰 值 功 率 为 ３ Ｗ ， 脉 冲 能 量 为 ３ ０ Ｊ ０ｋ 单 ０ 。此 外 ， 验 研 究 了该 放 大 器 模 块 输 出 的 时 问 特 实 性 。研 究 发 现 ： 于受 激 布 里 渊 散 射 （ Ｂ ） 应 ， 制 了 单 纵 模 光 纤 激 光 在 光 纤 中 的 高 能 量 放 大 ， 用 宽 带 激 由 ＳＳ效 限 采
第 ２ ３卷 第 ３期 ２１ ０ １年 ３月
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｉ Ｈ ＰＯ Ｗ ＥＲ ＩＡ Ｓ Ｇ ＥＲ Ａ Ｄ ＰＡ ＲＴ Ｉ ＣＩＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖ ｏ１ ２ ． ３，Ｎ Ｏ ３ ．
Ｍ ａ ． ３ ２ ２ １ ） ３ ０ ８ ４ ０ １４ ２ （ ０ １ ０ — ５ ９０
能量放 大技术 。随着增 益 光纤技 术 和相关 单元 器件 技术 的发 展 ， 能量 脉 冲光纤 放大技 术 经历 了单模 光纤 、 高 双
包 层 光 纤 、 模 场 光 纤 等 发 展 阶段 。 虽 然 目前 用 来 实 现 单 模 光 纤 激 光 器 与 放 大 器 的 大 模 场 光 子 晶 体 光 纤 纤 芯 大
值 功 率为 ３ Ｗ ， ０ｋ 单脉 冲能 量为 ３ ０ ０ Ｊ的光纤 激光 脉 冲 。
１ 实 验 系 统 光 路 及 原 理
高 峰值功 率光 纤激 光脉 冲放 大模 块的 注入激 光 系统 光路 如 图 １所 示 。 系统 中采用 分 布 反馈 光 纤激 光 器 产
生单 纵模 连续 激光 源 ， 为 系统 的最初 种子 光 。采用 连续光 稳偏 仪稳 定其 输 出激 光的偏 振态 ， 作 以消除偏 振态 变 化对 输 出激光 功率 的影 响 。利用 任意波 形 发生 器产 生可 任意 整 形 的电 脉 冲为第 １级 幅 度调 制 器 ， 提供 调 制 信 号， 从而采 用 电光调 制 的方法 ， 生种 子脉 冲宽度 为 １ ｓ的种 子激 光 脉 冲 ， 子 激光 脉 冲经 过 多 级普 通 单模 产 ０ｎ 种 掺 Ｙｂ 。 光纤 器放 大 到 ｗ 级峰 值功 率水 平 ， 利用 相 位调 制器将 单纵 模激 光光 谱展 宽至 ０ ３Ｔ 后 作为功 率光 再 ． ｍ ｉ
通信专业知识400问
通讯专业知识400问1、简述光纤通信的特点。
（1）频带宽，通信容量大；（2）传输损耗低，无中继距离长；（3）抗电磁干扰；（4）光纤通信串话小，保密性强，使用安全；（5）体积小，重量轻，便于敷设；（6）材料资源丰富。
2、简述渐变光纤的折射率分布。
渐变光纤横截面的折射率分布，包层的折射率是均匀的，而在纤芯中折射率则随着纤芯的半径的加大而减小，是非均匀、且连续变化的。
3、简述光纤材料色散的定义及其引起的原因。
由于光纤材料的折射率是波长λ的非线性函数，从而使光的传输速度随波长的变化而变化，由此而引起的色散叫材料色散。
材料色散主要是由光源的光谱宽度所引起的。
由于光纤通信中使用的光源不是单色光，具有一定的光谱宽度，这样，不同波长的光波传输速度不同，从而产生时延差，引起脉冲展宽。
4、阐述光纤受激散射效应的定义、表现形式及其主要区别。
（1）定义。
受激散射效应是光通过光纤介质时，有一部分能量偏离预定的传播方向，且光波的频率发生改变，这种现象称为受激散射效应。
（2）表现形式。
受激散射效应表现形式有两种，即受激布里渊散射和受激拉曼散射。
这两种散射都可以理解为一个高能量的光子被散射成一个低能量的光子，同时产生一个能量为两个光子能量差的另一个能量子。
（3）主要区别。
两种散射的主要区别在于受激拉曼散射的剩余能量转变为光频声子，而受激布里渊散射转变为声频声子；光纤中的受激布里渊散射只发生在后向，受激拉曼散射主要是前向。
受激布里渊散射和受激拉曼散射都使得入射光能量降低，在光纤中形成一种损耗机制。
在较低光功率下，这些散射可以忽略。
当入射光功率超过一定阈值后，受激散射效应随入射光功率成指数增加。
5、阐述光纤的折射率扰动所引起的各种非线性效应。
折射率扰动主要引起自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)、四波混频(FWM)和光孤子形成四种非线性效应。
（1）自相位调制。
自相位调制是指光在光纤内传输时光信号强度随时间的变化对自身相位的作用。
17-光纤色散及补偿方法简述
目录色散及其补偿介绍 (2)一、色散的基本概念 (2)1.1 基本概念 (2)1.2 光纤中色散的种类 (2)1.3 光纤色散表示法 (2)1.4 单模光纤的色散系数 (3)1.5 光纤色散造成的系统性能损伤 (3)1.6 减小色散的技术 (4)1.7 偏振模色散（PMD） (6)二、非线性问题 (7)色散及其补偿介绍当前，光纤通信正向超高速率、超长距离的方向发展。
EDFA的出现为1.55um波长窗口实现大容量、长距离光通信创造了条件，并使光纤通信中衰耗的问题得到了一定的解决。
然而光纤的色散影响仍然是制约因素之一，加之引入光放大器使光信号功率提高之后，光纤的非线性影响又突显出来。
一、色散的基本概念1.1 基本概念光纤色散是由于光纤所传送信号的不同频率成分或不同模式成分的群速度不同，而引起传输信号畸变的一种物理现象。
所谓群速度就是光能在光纤中的传输速度。
所谓光信号畸变，一般指脉冲展宽。
1.2 光纤中色散的种类光纤中的色散可分为材料色散、波导色散、模式色散。
材料色散和波导色散也称为模内色散，模式色散也称为模间色散。
材料色散是由于光纤材料的折射率随光源频率的变化引起的，不同光源频率所所应的群速度不同，引起脉冲展宽。
波导色散是由于模传播常数随波长的变化引起的，与光纤波导结构参数有关，它的大小可以和材料色散相比拟。
材料色散和波导色散在单模光纤和多模光纤中均存在。
模式色散是由于不同传导模在某一相同光源频率下具有不同的群速度，所引起的脉冲展宽。
模式色散主要存在于多模光纤中。
简而言之，材料色散和波导色散是由于光纤传输的信号不是单一频率所引起的，模式色散是由于光纤传输的信号不是单一模式所引起的。
1.3 光纤色散表示法在光纤中，不同速度的信号传过同样的距离会有不同的时延，从而产生时延差，时延差越大，表示色散越严重。
因而，常用时延差来表示色散程度。
时延并不表示色散值，时延差用于表示色散值。
若各信号成分的时延相同，则不存在色散，信号在传输过程中不产生畸变。
光传输系统基本知识-技术交流
WDM系统应用形式
（2）集成式
集成式WDM系统没有采用波长转换技术，SDH复用终端
的光信号的波长符合WDM系统的规范，不同的复用终端设
备发送不同的符合ITU-T建议的波长，这样他们在接入合波
器时就能占据不同的通道，从而完成合波。
目前工程应用大多为开放式应用形式。
WDM系统的优点
1. 超大容量
2. 对数据率“透明”
3. 系统升级时能最大限度地保护已有投资
4. 高度的组网灵活性、经济性和可靠性
光接收机的主要技术指标
2)光接收机过载光功率Po 在保证一定误码率要求的条件下，光接收机所允许的最大 光功率值。 3)动态范围 过载光功率与灵敏度之差，D＝Po－Pr，适应各再生段的
距离会有较大差别的要求。动态范围一般在20dB 以上
4）光接收机的反射系数 在光接收机的输入端(R 点)的反射光功率与入射光功率之比。 一般规定光接收机的反射系数低于-27dB。
STM-64 STM-256
ffs
V-64.2 ffs
V-64.3 ffs
-
-
典型的单波长SDH传输系统配置
单波长SDH 传输系统最大再生距离的计算
•最大再生距离受光纤衰耗的限制---衰耗受限系统；
•最大再生距离受传输色散的限制---色散受限系统。
光纤通信的容量越来越大，码速率也越来越高，已从
155Mb/s 发展到10Gb/s,而且正向40Gb/s 的方向发展，所
单纵模和多纵摸
多纵模激光器的光谱特性
单纵模激光器的光谱特性
光接收机的主要技术指标
1)光接收机灵敏度Pr 光接收机灵敏度，是指在保证规定的误码率条件下(如
BER＝1×10-10)，光接收机所需要的最小光功率值，灵敏
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
布里渊激光器的单纵模原理
布里渊激光器是一种基于布里渊散射效应的激光器，它可以产生单纵模激光。
在这种激光器中，激光器的工作原理与普通的激光器有所不同，它利用了光在光纤中传播时发生的布里渊散射来实现单纵模激光的产生。
布里渊激光器的基本构造包括一个光纤和一个光纤光栅。
光纤是一种非常细长的光导体，它可以传输光信号。
光纤光栅是一种特殊的光栅结构，它可以通过改变光纤中的折射率来实现对光信号的调制。
在布里渊激光器中，激光器的工作原理是利用光在光纤中传播时发生的布里渊散射。
布里渊散射是一种光与光纤中的声波相互作用的现象，它会导致光信号的频率发生微小的变化。
当光信号经过光纤时，它会与光纤中的声波相互作用，导致光信号的频率发生变化。
这种频率变化只允许存在特定的频率，即单纵模频率。
其他频率的光信号会在光纤中逐渐衰减。
通过在光纤中引入光纤光栅，可以进一步调制光信号的频率。
光纤光栅会通过改变光纤中的折射率，使得只有特定频率的光信号得以保留，其他频率的光信号则被过滤掉。
因此，通过布里渊激光器的构造和工作原理，可以实现单纵模激光的输出。
这种单纵模激光具有非常窄的光谱宽度和相干性，可以在
许多应用中发挥重要作用。
总结起来，布里渊激光器的单纵模原理是利用光在光纤中传播时发生的布里渊散射效应，通过光纤和光纤光栅的结构和调制，实现只有特定频率的光信号得以保留，其他频率的光信号被过滤掉，从而产生单纵模激光。
这种激光具有独特的光谱特性和相干性，可以广泛应用于光通信、光传感和光学测量等领域。