基于W型光纖的S波段有源器件的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)通信量與日劇增，這使得超大容量成為光纖通信系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。為了增加通信容量，S波段光纖有源器件的研制越來(lái)越受到人們的關(guān)注。W型摻鉺光纖具有內(nèi)包層折射率凹陷的結(jié)構(gòu)，能夠使長(zhǎng)波長(zhǎng)基模的傳輸截止，從而使鉺離子的增益區(qū)移向S波段，實(shí)現(xiàn)各種S波段的有源器件。在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“Er/Yb共摻W型光纖及S波段光子器件研究”(60677014)的支持下，本論文主要在以下三個(gè)方面進(jìn)行了研究：
　　 1．基于W型

2、摻鉺光纖的S波段超熒光光源的理論與實(shí)驗(yàn)研究建立S波段超熒光光源的理論模型，利用Comsol和Matlab軟件對(duì)模型中參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)光源進(jìn)行數(shù)值模擬和優(yōu)化。W型摻鉺光纖的性能是對(duì)彎曲損耗極為敏感，研究了在光纖圈彎曲半徑分別是12cm、9cm、7cm、5cm時(shí)，各種結(jié)構(gòu)超熒光光源的輸出光譜及彎曲損耗對(duì)光譜的影響。然后討論了泵浦光功率、光纖環(huán)鏡的反射率對(duì)超熒光光源輸出特性的影響。
　　 利用雙程后向結(jié)構(gòu)對(duì)S波段超熒光光源進(jìn)行了實(shí)

3、驗(yàn)研究。在光纖圈直徑為13cm時(shí)，通過(guò)微調(diào)，得到超熒光光源的輸出功率為10mW，光譜寬度為17.2nm，光源的平均波長(zhǎng)為1499.1nm。
　　 2．基于W型摻鉺光纖的S波段摻鉺光纖放大器的理論與實(shí)驗(yàn)研究從速率方程和傳輸方程出發(fā)，建立S波段摻鉺光纖放大器的理論模型，利用數(shù)值計(jì)算方法研究了S波段摻鉺光纖放大器的輸出特性。研究了W型光纖的彎曲半徑、光纖長(zhǎng)度、泵浦功率、入射信號(hào)功率、泵浦方式對(duì)S波段摻鉺光纖放大器性能的影響。在理論上證

4、明了兩級(jí)部分雙程結(jié)構(gòu)，可以在增益和噪聲系數(shù)之間達(dá)到較好的平衡。
　　 鑒于部分雙程結(jié)構(gòu)放大器的優(yōu)良性能，采用國(guó)產(chǎn)W型摻鉺光纖對(duì)部分雙程結(jié)構(gòu)摻鉺光纖放大器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到的放大器在1501nm處有最大增益32.8dB，增益大于20dB以上的帶寬有34nm(1486～1520nm)。信號(hào)在1486nm～1520nm之間的噪聲系數(shù)為6.0dB～11.8dB。
　　 3．基于W型摻鉺光纖的S波段可調(diào)諧線形腔光纖激光器的實(shí)驗(yàn)研