损耗可控条件下掺铒光纤中光速减慢现象的研究

邱  巍; 掌蕴东; 叶建波; 田  赫; 王  楠; 王  号; 王金芳; 袁  萍

doi:10.7498/aps.57.2242

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损耗可控条件下掺铒光纤中光速减慢现象的研究

邱巍 , 掌蕴东 , 叶建波 , 田赫 , 王楠 , 王号 , 王金芳 , 袁萍

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唯象论的经典领域

损耗可控条件下掺铒光纤中光速减慢现象的研究

邱巍, 掌蕴东, 叶建波, 田赫, 王楠, 王号, 王金芳, 袁萍

物理学报, 2008, 57(4): 2242-2247.

doi: 10.7498/aps.57.2242

Research on group velocity slowdown in erbium-doped optical fiber under controllable absorption loss

Qiu Wei, Zhang Yun-Dong, Ye Jian-Bo, Tian He, Wang Nan, Wang Hao, Wang Jin-Fang, Yuan Ping

Acta Phys. Sin., 2008, 57(4): 2242-2247.

doi: 10.7498/aps.57.2242

摘要
由于相干布居振荡效应，光脉冲通过处于吸收状态的掺铒光纤介质时，将导致群速度传输减慢. 由掺铒光纤的吸收特性可知，此时必伴随着强烈的吸收损耗，这势必会给实际的慢光信号测量及光通信领域带来诸多的困难. 从铒离子基态粒子速率方程出发，对损耗可控条件下的光速减慢传输进行了数值仿真研究，并加以实验验证. 研究表明：抽运光强度越高，信号光损耗系数越小；抽运掺铒光纤长度越长，信号光损耗系数越小. 通过优化抽运光强度、掺铒光纤长度等参量，可以实现损耗可控条件下的光脉冲群速度减慢传输.

关键词:
时间延迟 /

吸收损耗 /

掺铒光纤
Abstract
Group velocity of the optical pulse propagation would be reduced based on coherent population oscillation effect in an absorbing medium. According to the absorption properties of erbium-doped optical fiber, there would appear a sharp absorption loss, which brought more difficulties to the actual measurement of slow light and its application in communications. From the ground rate equation of erbium-ion, the delay of optical pulse was simulated under controllable absorption loss， and experiments were implemented to verify the theoretical results. Moreover, we researched how the different pump power and fiber length effect the signal loss and the optical pulse delay.

Keywords:
time delay /

absorption loss /

erbium-doped optical fiber
作者及机构信息
邱巍,

掌蕴东,

叶建波,

田赫,

王楠,

王号,

王金芳,

袁萍

1.
哈尔滨工业大学光电子技术研究所，哈尔滨 150080

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60478014，60272075)资助的课题.
Authors and contacts
Qiu Wei,

Zhang Yun-Dong,

Ye Jian-Bo,

Tian He,

Wang Nan,

Wang Hao,

Wang Jin-Fang,

Yuan Ping

1.
哈尔滨工业大学光电子技术研究所，哈尔滨 150080
参考文献

施引文献

[1]	何乐, 褚应波, 戴能利, 李进延. 石英基L波段扩展掺铒光纤及其放大性能. 物理学报, 2022, 71(15): 154204. doi: 10.7498/aps.71.20220503
[2]	张欢, 张皓晶, 陆林, 马凯旋. CGRaBS J2345-1555多波段流量相关性及射电波段多普勒因子估计. 物理学报, 2021, 70(21): 219501. doi: 10.7498/aps.70.20210745
[3]	赵新军, 李九智, 蒋中英. 时间延迟对细胞周期动力学的影响. 物理学报, 2021, 70(20): 208701. doi: 10.7498/aps.70.20210323
[4]	王甫, 王智, 吴重庆, 刘国栋, 毛雅亚, 孙振超, 李强. 掺铒光纤中方波信号高次谐波的快慢光特性. 物理学报, 2015, 64(24): 244205. doi: 10.7498/aps.64.244205
[5]	窦志远, 田金荣, 李克轩, 于振华, 胡梦婷, 霍明超, 宋晏蓉. 高重复频率全光纤被动锁模掺铒光纤激光器. 物理学报, 2015, 64(6): 064206. doi: 10.7498/aps.64.064206
[6]	董信征, 于振华, 田金荣, 李彦林, 窦志远, 胡梦婷, 宋晏蓉. 147 fs碳纳米管倏逝场锁模全光纤掺铒光纤激光器. 物理学报, 2014, 63(3): 034202. doi: 10.7498/aps.63.034202
[7]	邱巍, 高波, 林鹏, 周婧婷, 李佳, 蒋秋莉, 吕品, 马英驰. 掺铒光纤中亚稳态粒子振荡和慢光时间延迟关系研究. 物理学报, 2013, 62(21): 214205. doi: 10.7498/aps.62.214205
[8]	邝玉兰, 唐国宁. 利用短期心脏记忆消除螺旋波和时空混沌 . 物理学报, 2012, 61(19): 190501. doi: 10.7498/aps.61.190501
[9]	王参军. 随机基因选择模型中的延迟效应 . 物理学报, 2012, 61(5): 050501. doi: 10.7498/aps.61.050501
[10]	李琴, 郭红. 宽频脉冲光的传播特性. 物理学报, 2011, 60(5): 054204. doi: 10.7498/aps.60.054204
[11]	杨林静. Logistic系统跃迁率的时间延迟效应. 物理学报, 2011, 60(5): 050502. doi: 10.7498/aps.60.050502
[12]	付晓霞, 陈明阳. 用于太赫兹波传输的低损耗、高双折射光纤研究. 物理学报, 2011, 60(7): 074222. doi: 10.7498/aps.60.074222
[13]	杨薇, 刘迎, 肖立峰, 杨兆祥, 潘建旋. 声光可调谐环形腔掺铒光纤激光器. 物理学报, 2010, 59(2): 1030-1034. doi: 10.7498/aps.59.1030
[14]	林灵, 闫勇, 梅冬成. 时间延迟增强双稳系统的共振抑制. 物理学报, 2010, 59(4): 2240-2243. doi: 10.7498/aps.59.2240
[15]	王静, 郑凯, 李坚, 刘利松, 陈根祥, 简水生. 基于高双折射Sagnac环的可调环形腔掺铒光纤激光器理论与实验研究. 物理学报, 2009, 58(11): 7695-7701. doi: 10.7498/aps.58.7695
[16]	常德远, 郑凯, 卫延, 李彬, 傅永军, 魏淮, 简水生. 铋镓共掺的高浓度掺铒石英基光纤中铒离子团簇率的实验研究. 物理学报, 2008, 57(1): 556-560. doi: 10.7498/aps.57.556
[17]	郭永峰, 徐伟. 关联白噪声驱动的具有时间延迟的Logistic系统. 物理学报, 2008, 57(10): 6081-6085. doi: 10.7498/aps.57.6081
[18]	郑凯, 常德远, 傅永军, 魏淮, 延凤平, 简伟, 简水生. 掺铒孔辅助导光光纤的特性研究与优化设计. 物理学报, 2007, 56(2): 958-967. doi: 10.7498/aps.56.958
[19]	江建, 饶云江, 周昌学, 朱涛. 基于光放大的光纤Fizeau应变传感器频分复用系统. 物理学报, 2004, 53(7): 2221-2225. doi: 10.7498/aps.53.2221
[20]	董新永, 赵春柳, 关柏鸥, 谭华耀, 袁树忠, 开桂云, 董孝义. 可调谐光纤环形腔激光器输出特性的理论与实验研究. 物理学报, 2002, 51(12): 2750-2755. doi: 10.7498/aps.51.2750

计量

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物理学报. 2008, 57(4): 2242-2247.

doi: 10.7498/aps.57.2242.

损耗可控条件下掺铒光纤中光速减慢现象的研究

1. 哈尔滨工业大学光电子技术研究所，哈尔滨 150080

基金项目: 国家自然科学基金(批准号：60478014，60272075)资助的课题.

收稿日期: 2007-06-20
修回日期: 2007-09-27
刊出日期: 2008-02-05

摘要: 由于相干布居振荡效应，光脉冲通过处于吸收状态的掺铒光纤介质时，将导致群速度传输减慢. 由掺铒光纤的吸收特性可知，此时必伴随着强烈的吸收损耗，这势必会给实际的慢光信号测量及光通信领域带来诸多的困难. 从铒离子基态粒子速率方程出发，对损耗可控条件下的光速减慢传输进行了数值仿真研究，并加以实验验证. 研究表明：抽运光强度越高，信号光损耗系数越小；抽运掺铒光纤长度越长，信号光损耗系数越小. 通过优化抽运光强度、掺铒光纤长度等参量，可以实现损耗可控条件下的光脉冲群速度减慢传输.

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