光纖中基于相干布居振蕩效應(yīng)的快慢光研究.pdf

1、光纖中基于相干布居振蕩效應(yīng)的光速調(diào)控技術(shù)以其靈活性好、具有多種調(diào)控方式、實(shí)現(xiàn)條件簡單的特點(diǎn)及其在通信領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，成為光纖中光速調(diào)控的研究熱點(diǎn)。本論文從理論和實(shí)驗兩個方面對光纖中基于相干布居振蕩效應(yīng)(CPO)的光速調(diào)控進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容如下：
　　 1．相干布居振蕩效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光速調(diào)控的理論研究理論模擬研究了摻鉺光纖中基于CPO效應(yīng)的光速調(diào)控特性。首先從鉺離子能級粒子數(shù)速率方程出發(fā)，結(jié)合泵浦光和信號光的傳輸方程，建立了基于

2、CPO效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光速調(diào)控的理論模型，給出了信號光相對超快量的數(shù)值解表達(dá)式。該數(shù)值解表明，相對超快量隨調(diào)制頻率的變化而變化，并且這一變化關(guān)系將受到泵浦光功率、光纖長度、信號光功率等因素的影響。
　　 在理論模型基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)值模擬，主要研究了泵浦光功率、光纖長度、信號光功率等因素對信號光相對超快量的影響情況。結(jié)果表明，泵浦光功率的大小將決定信號光產(chǎn)生延遲或者超快現(xiàn)象，并且影響最優(yōu)調(diào)制頻率的大小。在一定的泵浦光功率下，隨光纖長度的增加，

3、信號光的相對超快量會先增加后減小，甚至出現(xiàn)延遲現(xiàn)象。光纖長度和泵浦光功率是通過影響信號光在光纖中傳輸時的增益和吸收來影響信號的延遲或超快，這兩個因素具有非獨(dú)立性。此外，在無泵光情況下，隨信號光功率增加，信號的相對超快量先增加后減小。此外，隨信號光功率增加，信號光最優(yōu)調(diào)制頻率向高頻移動。
　　 2．相干布居振蕩效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光速調(diào)控的實(shí)驗研究通過選擇不同摻雜濃度和長度的摻鉺光纖作為慢光介質(zhì)，開展了基于相干布居振蕩效應(yīng)的光速調(diào)控的實(shí)驗研究

4、。主要研究了泵浦光功率、光纖長度、信號光功率等因素對信號光超快量的影響情況。同時對高摻鉺光纖中出現(xiàn)的光速隨調(diào)制頻率增加由慢光向快光轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象進(jìn)行研究。其次研究了低摻雜濃度光纖級聯(lián)結(jié)構(gòu)的光速調(diào)控特點(diǎn)。
　　 實(shí)驗上研究了不同泵浦光功率下信號相對超快量隨調(diào)制頻率的變化情況。研究表明，在低泵浦功率情況下，信號光將只獲得延遲現(xiàn)象；當(dāng)泵浦光功率達(dá)到某個閾值時，信號光開始出現(xiàn)超快現(xiàn)象，該閾值的大小與光纖濃度、光纖長度等因素有關(guān)。當(dāng)泵光功率低

5、于該閾值時，隨著泵光功率增加，信號光延遲量逐漸減??；當(dāng)泵光功率高于閾值時，隨泵光功率增加，信號光超快量逐漸增加，并且存在功率飽和效應(yīng)，飽和之后超快量開始下降。此外，泵光功率的大小會影響信號最優(yōu)調(diào)制頻率，隨泵光功率增加，最優(yōu)調(diào)制頻率逐漸向高頻移動。
　　 實(shí)驗上研究了不同光纖長度下，信號光的相對超快量隨調(diào)制頻率的變化情況。實(shí)驗結(jié)果表明：對于某種摻雜濃度的光纖，在一定泵浦光功率下，存在一個最優(yōu)光纖長度，使信號光獲得的超快量最大。當(dāng)光

6、纖長度增加時，信號超快量反而下降，直到信號光在整個調(diào)制頻率范圍內(nèi)均獲得延遲。這與理論上模擬光纖長度對信號光超快量影響的結(jié)果相吻合。
　　 研究了對高摻鉺濃度的光纖研究信號相對超快量隨調(diào)制頻率的變化情況，結(jié)果表明，對一定濃度的摻鉺光纖，存在一個980nm泵光功率范圍，在這個泵光功率范圍內(nèi)，隨著調(diào)制頻率的增加信號光將由慢光轉(zhuǎn)化為快光。該泵光功率范圍大小與光纖摻雜濃度有關(guān)，摻雜濃度越高，該功率范圍越大。
　　 實(shí)驗研究了低摻鉺