The fast evolution in the fold of optical communication systems demands powerful optical information treatment. These functions can be performed by integrated optical systems. A key component of such systems is erbium doped waveguide amplifier(EDWA). The intra 4f radiative transition of Er at 1.5 $\mu\textrm{m}$ is particularly interesting because this wavelength is standard in optical telecommunications. The fabrication of waveguide amplifier for integrated optics using sol-gel process has received an increasing attention. Potential advantage of lower cost by less capital equipment and easy processing makes this process an attractive alternatives to conventional technologies like flame hydrolysis deposition, ion exchange and chemical vapor deposition, etc. In addition, sol-gel process has been found to be extremely suitable for the control of composition and refractive index related directly with optical properties. The main drawback of such an amplifier with respect to the EDWA is the need for a much higher Er3+ concentration to compensate for the smaller interaction length. However, the high doping of Er might be resulted in the non-radiative relaxation by clustering of Er ions End co-operative upconversion. In order to solve this problem, we investigate the possibility of avoiding short Er-Er distances by encapsulation of Er3+ ions in hosts such as organic-inorganic hybrid materials. For inorganic-organic hybrid sols, methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTS), zirconyl chloride octahydrate and erbium(III) chloride hexahydrate were used as starting materials, followed by conventional sol-gel process. It was observed by TEM that nano sols having core/shell toplology were formed, depending on the mole ratio of Zr/Er. The surface roughness for the coatings on Si substrate was investigated by AFM as a function of Zr/Er ratio. The local environment and vibrational Properties of Er3+ ions were studied using Near-IR, FT-IR, and UV/Vis spectroscopy. Nano hybrid coatings derived from polymer and Er doped encapsulation Eave the good luminescence at 1.55$\mu\textrm{m}$.
Kerr 매질로 구성된 비선형 간섭계의 파라메트릭 증폭을 자기위상변조(self-phase modulation)를 이용하여 구하고, 사광자혼합(four-wave mixing)의로 구한 것과 등가임을 보여 파라메트릭 이득 발생에 적합함을 보였다. 또한 빛의 전파 거리에 대한 파워 이득의 변화율을 구하여 비선형 팔의 길이에 따라 이득이 포화됨을 보이고, 파라메트릭 증폭의 대역폭 특성을 비축퇴사광자혼합(nondegenerated four-wave mixing)을 통해 분석하였다. 수치해석을 통해 자기위상변조로 구한 파라메트릭 증폭의 여러 특성을 분석하여, 전광증폭기(all-optical amplifier)와 같은 전광소자의 분석 및 설계에 적용될 수 있음을 보였다.
버퍼가스와 세슘 증기가 혼합된 광 증폭 시스템을 구성하고 세슘 용기의 온도 및 빔 직경의 변화에 따른 광 증폭 특성을 조사하였다. 광 증폭인자 및 추출 효율 등 광 증폭기 특성이 세슘 용기의 온도 및 빔 직경에 따라 크게 변하는 것을 확인하였는데, 90 ℃의 세슘 용기온도에서 200 ㎛ 직경을 가진 펌프(500 mW) 및 씨앗 광(10 mW)이 입사하였을 때 최대 56%의 광 추출효율을 얻을 수 있었다. 또한, 전산 모사를 통하여 계산한 광 증폭 특성이 실험으로부터 얻은 결과와 합리적으로 일치하는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 1400nm 대역에서 이득을 갖는 TDFA의 증폭 특성과 과도응답 특성을 이론적으로 해석하였다. 수치모델은 밀도반전의 형성과정, 여기파워, 증폭기를 따라 변화하는 신호파워를 포함한다. 본 이론해석의 결과는 광섬유증폭기의 이득 포화와 복구시간을 예측할 수 있게 해주고, 펌핑율과 포화 율이 이득의 포화와 복구시간에 미치는 영향을 예측할 수 있게 한다.
We improved the performance of the spectrum-sliced light source for wavelength-division-multiplexed passive optical networks by employing a Fabry-Perot laser diode(FP-LD). We found that the FP-LDs can suppress the intensity noise as significantly as using a gain-saturated semiconductor optical amplifier. The transmission characteristics were measured and analyzed in both conditions with and without employing an FP-LD.
10 Gbit/s급의 모드-록킹된 광섬유 레이저 신호로부터 반도체 광 증폭기의 4광파 혼합신호를 이용하여 10GHz로 위상 동기된 신호를 얻었다. 제작된 위상 동기 회로는 8시간 이상 성공적으로 안정되게 동작되었고, 위상 동기 주파수 작동 범위는 입력 광펄스 주파수의 30KHz 이내로 측정되었다.
The theoretical limit of the noise correlation between the signal and idler outputs of a nondegenerate optical parametric amplifier (NOPA) with a coherent state signal and vacuum state idler input can be enhanced if a non-vacuum coherent state idler input is employed. By choosing a balanced signal and idler input, the noise correlation is $1/{({\root}g + {\root}{g-1})}^2$, where g is the intensity gain of the NOPA, and that is superior to the prediced outputs with single signal input by approximately 3dB. The result is applicable to all the schemes that use the NOPA to produce a sub-shot noise light generation such as feed-back or feed-forward control.
파장변환 소자는 최근에 급격히 발전하는 광네트웍을 구축하기 위하여 필수적인 소자로서 여러 가지 형태에 대한 연구개발이 진행되고 있다. 그중에서도, 최근에는 반도체 광증폭기로 형성된 방향성 결합기구조(semiconductor optical amplifier directional coupler)에서의 상호 이득 포화(XPM : cross-phase modulation)에 의한 파장변환에 대한 개념이 제안되고 가능성이 실험적으로 입증된 바 있다. 이런 구조의 파장변환 소자는 입력 광신호의 파워가 작을때는 위상 정합이 되어 반도체 광증폭기의 광모드가 완전히 결합되어 cross state로 변환된 파장의 광파워가 많이 출력되고, 신호 입력 파워가 증가함에 따라 결합이 감소하게 되어 Cross state에서의 출력 파워는 감소하게 된다. 이와 같은 소자는 입력 신호광과 변환된 신호광이 역방향으로 진행하는 경우 광필터가 필요없이 파장변환이 가능하고, 변환 후의 소광비가 향상되기 때문에 향후 다양한 형태로 응용될 가능성이 있으며, 적정 설계 및 성능 예측을 위해서는 시영역에서 모델링할 수 있는 방법론을 구축하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 연산자 분리 방법$^{(1)}$ 을 적용하여 상술한 파장변환기를 해석하기에 적당하도록 시영역 동적 모델을 구현하고, 파장변환 특성을 여러 가지 면에서 분석하여 보았다. (중략)
The impact of the amplified spontaneous emission (ASE) on the gain recovery time of a bulk semiconductor optical amplifier (SOA) is investigated. The gain-recovery time is obtained by determining the time evolution of the gain, carrier density, and ASE in an SOA, after the propagation of a short pump pulse and continuous-wave (CW) probe of gain dynamics. In the simulation, a wide-band-semiconductor model, which can be characterized by the material gain coefficient over a wide wavelength range, is used, because the gain bandwidth of a practical SOA is very wide. The pump pulse and counterpropagating CW probe field are considered in the simulation, with the ASE noise spectrum equally divided.
For multi parameter optimization of Raman Fiber Amplifier (RFA), a simple genetic algorithm is presented in the scenario of a 320 channel Dense Wavelength Division Multiplexed (DWDM) system at channel spacing of 25 GHz. The large average gain (> 22 dB) is observed from optimized RFA with the optimized parameters, such as 39.6 km of Raman length with counter-propagating pumps tuned to 205.5 THz and 211.9 THz at pump powers of 234.3 mW, 677.1 mW respectively. The gain flattening filter (GFF) has also been optimized to further reduce the gain ripple across the frequency range from 190 to 197.975 THz for broadband amplification.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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