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基于光子灯笼的模式功率检测方法.docx
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基于光子灯笼的模式功率检测方法.docx
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摘要
为了避免光子灯笼模式解复用器串扰对模式功率测量带来的误差,提出基于单一模式计算方
式的波长映射测量方法,详细描述了其工作原理并研制出相应的模式功率检测单元。采用混
合模式和单一模式两种计算方式,分析了模式功率检测单元的透射率矩阵特点,实验验证了
波长映射测量方法的可行性。实验结果表明,单一模式计算方式对少模光纤的偏振扰动不敏
感,其模式透射率的偏振相关性小于 0.025。在此基础上搭建了 1480 nm 前向泵浦的三模掺
铒光纤放大器,采用波长映射方法测试了三模同时放大的性能,获得了高达 26 dB 的模式增
益,差模增益小于 2 dB。
Abstract
To reduce the measurement error of mode power caused by the crosstalk in mode
demultiplexers of photonic lanterns, we propose a wavelength mapping method based on
single mode calculation. The operating principle of this method is described in detail, and
the corresponding detection unit of mode power is developed. The transmittance matrix
characteristics of the detection unit are analyzed in hybrid mode calculation and single
mode calculation, respectively, and the feasibility of the wavelength mapping
measurement method is verified by experiments. The experimental results show that
single mode calculation is insensitive to the polarization perturbation in few-mode fibers,
with the polarization dependence of mode transmittance less than 0.025. A three-mode
erbium-doped fiber amplifier under 1480 nm forward pumping is built, and the wavelength
mapping method is used to test the three-mode simultaneous amplification performance.
The mode gain and differential mode gain are up to 26 dB and less than 2 dB,
respectively.
1 引言
为了不断提升光纤通信系统的容量,波分复用和偏振复用等技术已得到广泛应用。然而,受
光纤非线性效应的影响,目前单模光纤系统的通信容量已接近香农极限。基于空间维度复用
的空分复用(SDM)技术可有效解决未来通信系统的扩容难题
[1]
。例如,模分复用(MDM)技术
作为 SDM 技术之一,可用不同的线偏振(LP)模式作为单独信道承载用户信息,很好地解决了
单模光纤(SMF)信道容量受限的问题。少模掺铒光纤放大器(FM-EDFA)是长距离 MDM 传
输系统必不可少的光子器件
[2-3]
。在 MDM 系统中,较大的模式功率差将导致系统容量下降、
中断概率升高。因此,要求少模掺铒光纤放大器具有模式增益均衡的功能。如何准确测量不
同模式的增益至关重要
[4]
,目前有两种测量方法。一种方法是将各个模式信号解复用出来后
再进行测量,例如文献[ 5]采用偏振分束器分离两个模式的信号,文献[ 6-7]采用相位板分离六
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