高性能摻鉺光纖光源的研制.pdf

1、因?yàn)閾姐s光纖超熒光光源有許多優(yōu)良特性，所以在很多系統(tǒng)中都得到的廣泛的應(yīng)用。例如光纖光柵傳感系統(tǒng)、光纖器件測試、航天慣性導(dǎo)航級(jí)的高精度的光纖陀螺，尤其是在光纖通信中，摻鉺光源已經(jīng)成為不可或缺的重要單元。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室光纖光柵傳感系統(tǒng)研制，并為新型光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)提供技術(shù)積累。論文主要研究了以摻鉺光纖為增益介質(zhì)的光纖光源研制中的相關(guān)技術(shù)，用單程前向、單程后向、雙程前向、雙程后向、雙級(jí)雙“前向、雙級(jí)雙程后向、單級(jí)雙程雙向抽運(yùn)等多種結(jié)構(gòu)，分忻了其中

2、參數(shù)變化對(duì)光源性能的影響，以所選兩種高低濃度參數(shù)不同的摻鉺光纖為主要元件，在C波段高功率、L波段高功率、C波段高平坦、C+L波段高功率同時(shí)輸出等多方面進(jìn)行了深入的研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目需要，制作了C+L波段摻鉺寬帶光源，為了讓光源的輸出光比較平坦而穩(wěn)定，增加了溫度控制電路板和功率控制電路扳，這點(diǎn)對(duì)光源的研究具有很重要的意義。另外，在研究高功率C+L波段摻鉺寬帶光源的時(shí)候，提出了使用光纖環(huán)形器，這樣大大提高了光源的輸出功率。本文將摻鉺光纖

3、光源的幾種結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出了新的設(shè)計(jì)方案，這則為以后高功率摻鉺光源的研究提供必要的理論基礎(chǔ)。 論文第一部分介紹了纖維光學(xué)的產(chǎn)生背景、發(fā)展現(xiàn)狀、光纖在通信等領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀、摻鉺光纖ASE光源的發(fā)展及應(yīng)用特色。論文第二部分對(duì)摻鉺光纖光源研制過程中的主要光電器件從原理及實(shí)驗(yàn)等各方面作了系統(tǒng)的描述，介紹了操作光電器件的關(guān)鍵技術(shù)。論文的第三部分，也就是光源的具體研制過程，用低濃度光纖，單程后向得到30.12mw(14.79dBm)的C波

4、段ASE光，用長的高濃度光纖，單程抽運(yùn)結(jié)構(gòu)，后向得到C波段光功率達(dá)31.74mW(15.02dBm)，前向L波段ASE達(dá)10.14mW(10.06dBm)，1575-1620nm間的ASE為5.09mW，實(shí)驗(yàn)中得到的C波段最高光源ASE功率達(dá)36.88mW(15.67dBm)。用3dB耦合器自制的反射鏡，實(shí)現(xiàn)雙程后向結(jié)構(gòu)，用短的低濃度光纖，在低抽運(yùn)光下，得到ASE功率為7.68mw(8.85dBm)，3dB帶寬達(dá)35.28nm(不用采用

5、任何外部濾波器，從1526.88-1562.16nm，基本覆蓋了整個(gè)C波段)，平均波長為1545.88nm的ASE光輸出，僅改變抽運(yùn)功率時(shí)可以實(shí)現(xiàn)功率為13.23mW(11.21dBm)，3dB帶寬為34.64nm的高平坦ASE光輸出，用雙程前向結(jié)構(gòu)，得到ASE光功率為15.01mw(11.76dBm)，平坦度稍微差一些。在L波段光源的研究中，用長的高濃度光纖構(gòu)成雙程前向結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功率為35mW的L波段ASE光。雙級(jí)雙程結(jié)構(gòu)中，以其后向

6、作為輸出端。第一級(jí)雙程前向抽運(yùn)時(shí)實(shí)驗(yàn)得到19.20mW(12.93dBm)的C+L波段寬帶ASE光；第一級(jí)采用雙程后向時(shí)得到功率為21.13mW(13.25dBm)的C+L波段寬帶ASE光，分析了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。同樣雙級(jí)雙程前向結(jié)構(gòu)光源，第一級(jí)采用雙程前向時(shí)得到21.48mW(13.32dBm)的L波段高功率ASE輸出，第一級(jí)采用雙程后向時(shí)得22.71mw(13.56dBm)的L波段高功率ASE輸出，并分析了兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。采用一段

7、長40m的高濃度摻鉺光纖，用980nm激光二極管進(jìn)行雙向抽運(yùn)，用光纖環(huán)形鏡實(shí)現(xiàn)雙程結(jié)構(gòu)，制作了C+L波段寬帶光源，該光源的輸出功率最高為26.67mW(14.26dBm)。更重要的是在研究C+L波段的光源時(shí)，增加了光纖環(huán)形器，使C+L波段光源的輸出功率達(dá)到168.67mw(22.27 dBm)，帶寬達(dá)到80.701 nm(1525.112-1605.813nm)，比較平坦的熒光輸出。論文第四部分針對(duì)與解調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的可調(diào)諧摻鉺光纖激光器進(jìn)