Gain and Noise Figure Analysis of Single and Two Stage Thulium Doped Fiber Amplifiers in S-Band

Tek ve İki Aşamalı Tulyum Katkılı Fiber Yükselteçlerin SBandındaki Kazanç ve Gürültü Analizi

Abstract

In this study, single and two stage Thulium-Doped Fiber Amplifiers (TDFA) operating in S band were optimized and their effects on the gain and noise spectra were compared for two different situations. In the first case, the lengths of Thulium-Doped Fiber (TDF) were changed from 2.5 m to 30 m by increasing 2.5 m each time. In the second case, the pump power was changed from 200 mW to 3000 mW by increasing 200 mW each time. The gain and noise spectra were examined for both cases. In addition, 24 signals in the 1451-1520 nm bandwith, respectively, fed with -20 dBm and -30 dBm input powers, were pumped forward direction with a 1050 nm pump laser. Both parameter changes were compared by taking the signal with the highest gain at 1469 nm wavelength. As a result, it was observed that the signal fed with -30 dBm input power reached a later saturation and provided higher gain. Using two stages of TDFA for signals with both input power; it has shown that length of 17.5 m TDF increases the gain by 20-25%, and the pump power in the range of 800 mW-2000 mW increases the gain by 18- 24%. Circuits are simulated using Optiwave 16.0 software.

Özet

Bu çalışmada S bandında çalışan tek ve iki aşamalı Tulyum Katkılı Fiber Yükselteçler (TKFY) optimize edilerekkazanç ve gürültü spektrumuna etkileri iki farklı durum için karşılaştırılmıştır. İlk durumda Tulyum Katkılı Fiber(TKF) uzunlukları 2.5 m’den 30 m’ye kadar her seferinde 2.5 m arttırılarak değiştirilmiştir. İkinci durumda isepompa gücü 200 mW’tan 3000 mW’a kadar her seferinde 200 mW arttırılarak değiştirilmiştir. Her iki durum içinkazanç ve gürültü spektrumları incelenmiştir. Ayrıca, sırayla -20 dBm ve -30 dBm giriş güçleri ile beslenen 1451-1520 nm bant aralığındaki 24 sinyal, 1050 nm pompa lazeri ile ileri yönlü pompalanmıştır. En yüksek kazancıveren 1469 nm dalgaboyundaki sinyal referans alınarak her iki parametre değişimi karşılaştırılmıştır. Sonuçta -30dBm giriş gücü ile beslenen sinyalin daha geç doyuma ulaştığı ve daha yüksek kazanç sağladığı görülmüştür. Heriki giriş gücü için de iki aşamalı TKFY kullanmanın; 17.5 m TKF uzunluğunun kazancı %20-25 oranında arttırdığı,800 mW- 2000 mW aralığındaki pompa gücünde ise kazancı %18-24 oranında arttırdığını göstermiştir. DevrelerOptiwave 16.0 yazılımı kullanılarak simüle edilmiştir.