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第１９卷第４期量子电子学报、ｂｌ＿１９ＮＯ．４

２００２年８月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＱＵＡＮＴＵＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＡｕｇ．，２００２

文章编号：１００７—５４６１（２００２）０４—０３４７—０５

掺铒光纤放大器中交叉相位调制效应的研究

黄菁，赖声礼

（华南理工大学应用物理系广州５１０６４０）

摘要本文建立了考虑交叉相位调制效应（ｘＰＭ）的光放大模型，得到了（ｘＰＭ）效应对小信号增益系数的

影响，分析得到：掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ）中ＸＰＭ引起的强度起伏和非线性系数、输入的泵浦功率以及放大器

长度有关．仿真结果证明ＥＤＦＡ中ＸＰＭ效应的影响：不能忽略，并且当０．０１／Ｗ・ｉｎ时，级联ＥＤＦＡ中第

个ＥＤＦＡ产生的ＸＰＭ效应的影响也是不能忽略的。

一

关键词ＸＰＭ效应；ＥＤＦＡ；小信号增益

中图分类号：ＴＮ９２９．１１文献标识码：Ａ

１引言

在现代ＷＤＭ通信系统中，为了使ＥＤＦＡ满足增益平坦、实现最佳输出功率和泵浦效率的要求，常常

把ＥＤＦ放大物质集中在中心很小的区间上，因此ＥＤＦＡ的包层和芯层的折射率相差很大，这导致有效的放

大区域很小，从而产生的非线性效应很强。由于ＥＤＦ的典型长度只是几十米的数量级，它的非线性效应并

没有引起很大的关注，相比之下，传输光纤中非线性效应的研究取得了很大的进展（卜引。

和其他的非线性效应不同，有ＸＰＭ效应时每个信道的相位会被光纤中的总功率所调制，而总功率又和

折射率有关。理论分析表明：考虑两个信道问群速度的不同，ＸＰＭ效应不同于色散作用于相位从而调制信

道【４Ｊ，其非线性传输问题能近似表达为探测器的强度起伏。ＸＰＭ激发的强度起伏在小的区间内是很明显

的，即信号间的步长很小【＇５】。这意味着，虽然传输光纤的长度远大于ＥＤＦ的长度，但它们引起ＸＰＭ干扰

的程度差别不大，所以忽略ＥＤＦＡ中的ＸＰＭ效应是不精确的，尤其是对于非线性系数很大的情况。

本文将对源于ＥＤＦＡ中的ＸＰＭ效应进行讨论，考虑ＸＰＭ效应引起的强度起伏对放大模型的影响，通

过仿真得到ＸＰＭ效应强弱的影响因素，并对级联ＥＤＦＡ中第一个ＥＤＦＡ中ＸＰＭ起伏大小进行了讨论。

２考虑ＸＰＭ效应的ＥＤＦＡ放大模型

有关掺铒光纤放大器的理论模型见于许多文献【。～引，并得到有效的实验验证【９ｌ，要求已知ＥＤＦＡ的几个

易于测得的光纤参数：泵浦光和信号光的吸收系数（），发射系数９（），饱和光纤参数ｆ，损耗参数ｆ）（。

若假设铒离子很好地集中在光纤的纤芯，表示泵浦光功率，ｊ，表示信号光功率，ＰＡＳＥ３，表示放大的

自发辐射功率。则放大模型可以表示为：

譬）ｎ咖

（９至一亘）ｉ—Ａ

。ｉＰｓｉ；：ｌ，Ⅳ，

：

ｄＺｎｔｎｔ

ｄＰ￣ｓＥｊ－±（薯一）ＰＡ：ｅＳＥｊ＋２ｈｖｉＡｖｊｇｊ￣２硫；

丁

基金项目：国家自然科学资金．（

收稿日期：２００１—０５—２３；修改日期：２００１—０７—２３

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掺铒光纤放大器中交叉相位