Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Effect of transverse distribution profile of thulium on the performance of thulium-doped fibre amplifiers
Download this article

Emami S.D., Abdul-Rashid H.A., Ahmad H., Ahmadi A. 
and Harun S.W.

Abstract. We study numerical models for different transverse thulium distribution profiles (TTDPs) characterising the fibres used in thulium-doped fibre 
amplifiers (TDFAs). Our models consider the overlap factor and the absorption/emission dynamics. Basing on the radial TTDP function of the form nT (r) = nT,max exp[–( r– / )], we show that the TDFA gain increases with increasing parameter and decreases as the  parameter increases from 1 up to 3 µm, due to the overlap factor which affects the absorption and emission dynamics of the TDFA. The overlap factor increases with increasing and decreases with increasing value. Finally, the noise figure increases as  does so, due to suppression of the amplified spontaneous emission.
 

Keywords: thulium-doped fibres, thulium distribution profile

PACS: 42.81.-I, 42.55.Wd, 42.79.-e
UDC: 535. 681.7.068
Ukr. J. Phys. Opt. 13 74-81
doi: 10.3116/16091833/13/2/74/2012
Received: 11.11.2011

Анотація. Вивчаються чисельні моделі для різних поперечних профілів розподілу тулію, що характеризують волокна, які використовуються як волоконні підсилювачі. У нашій моделі розглянуто фактор перекриття і динаміку поглинання/випромінювання. Базуючись на радіальній функції розподілу тулію nT (r) = nT,max exp[–( r– / )], показано, що підсилення зростає з ростом параметра і зменшується при зростанні - від 1 до 3 мкм, у зв’язку з впливом фактору перекриття, який впливає на динаміку поглинання і випромінювання у волоконних підсилювачах. Фактор перекриття зростає з ростом і зменшується з ростом значення . Шум фактор зростає з ростом  , відповідно до суперпозиції підсиленого спонтанного випромінювання.
REFERENCES
  1. Harun S W, Dimyati K, Jayapalan K K and Ahmad H, 2007. An overview on S-band erbium-doped fiber amplifiers. Laser Phys. Lett. 4: 10–15. doi:10.1002/lapl.200610064
  2. Komukai T, 1995. Upconversion pumped thulium-doped fluoride fiber amplifier and laser operating at 1.47 µm. IEEE Quant. Electron. 3: 1880–1888. doi:10.1109/3.469263
  3. Peterka P, Faure B, Blanc W, Karásek M and Dussardier B, 2004. Theoretical modelling of S-band thulium-doped silica fibre amplifiers. Opt. Quant. Electron. 36: 201–212. doi:10.1023/B:OQEL.0000015640.82309.7d
  4. Martin J C, 2001. Erbium transversal distribution influence on the effectiveness of a doped fiber: optimization of its performance on the effectiveness of a doped fiber: optimization of its performance. Opt. Commun. 194: 331–339. doi:10.1016/S0030-4018(01)01312-8
  5. Pfeiffer T and Bulow H, 1992. Analytical gain equation for erbium-doped fiber amplifiers including mode field profiles and dopant distribution. IEEE Photon. Technol. Lett. 4: 449–451. doi:10.1109/68.136482
  6. Agger S D and Povlsen J H, 2006. Emission and absorption cross section of thulium doped silica fibers. Opt. Express. 14: 50–57. doi:10.1364/OPEX.14.000050PMid:19503315
  7. Kasamatsu T, Yano Y and Ono T, 2002. 1.49-μm-band gain-shifted thulium-doped fiber amplifier for WDM transmission systems. J. Lightwave Technol. 20: 1826–1838. doi:10.1109/JLT.2002.804038
  8. Peterka P, Kasik I, Dhar A, Dussardier B and Blanc W, 2011. Theoretical modeling of fiber laser at 810 nm based on thulium-doped silica fibers with enhanced 3H4 level lifetime. Opt. Express. 19: 2773–2781. doi:10.1364/OE.19.002773PMid:21369098
  9. Evans C A, Ikonic Z, Richards B, Harrison P and Jha A, 2009. Theoretical modeling of a 2μm Tm3+-doped tellurite fiber laser: the influence of cross relaxation. J. Lightwave Technol. 27: 4026–4032. doi:10.1109/JLT.2009.2021675
  10. Yam S S H and Kim J, 2006. Ground state absorption in thulium-doped fiber amplifier: experiment and modeling. IEEE J. Quant. Electron. 12: 797–803. doi:10.1109/JSTQE.2006.876588
  11. Desurvire E. Erbium-doped fiber amplifiers: principles and applications. New York: John Wiley & Sons (1994). 12. 
  12. Agrawal G P. Fiber-optic communication systems. New York: John Wiley & Sons (1997). 
  13. Hassani A, Arzi E and Seraji F, 2007. Intensity based erbium distribution for erbium doped fiber amplifiers. Opt. Quant. Electron. 39: 35–50. doi:10.1007/s11082-007-9062-z
  14. Emami S D, Hajireza P, Abd-Rahman F and Ahmad H, 2010. Wide-band hybrid amplifier operating in S-band region. Progr. Electromagnet. Res. 102: 301–313. doi:10.2528/PIER10012303
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics