長波段摻鉺光纖超熒光光源研究.pdf

1、摻鉺光纖超熒光光源(SFS)由于其優(yōu)異的特性已經(jīng)廣泛應(yīng)用于密集波分復(fù)用系統(tǒng)、光纖傳感系統(tǒng)和光纖陀螺中。特別地，摻鉺SFS是高精度光纖陀螺的首選光源之一。過去十幾年中，人們研究了基于C波段(1525-1565nm)放大自發(fā)輻射的摻鉺SFS，通過結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化，獲得了穩(wěn)定的平均波長輸出特性。然而，C波段的SFS由于自然熒光譜的尖峰結(jié)構(gòu)導(dǎo)致超熒光線寬過窄，必須通過設(shè)計線寬擴展方案來獲得較大線寬的超熒光。L波段(1565-1605nm

2、)的摻鉺SFS具有更平坦的輸出光譜，L波段的自然熒光譜在40nm范圍具有內(nèi)在的平坦性，光譜紋波一般不會超過l1dB，因此其相應(yīng)線寬也較C波段寬，較大的光源線寬可以減少光纖陀螺系統(tǒng)相干噪聲、光纖瑞利散射引起的位相噪聲以及光克而效應(yīng)引起的位相漂移，因此L波段SFS更適合作為高精度光纖陀螺的理想光源。據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，迄今為止的研究都沒有報道具有平均波長穩(wěn)定特性的L波段SFS。本文正是以平均波長穩(wěn)定的L波段SFS為研究目標(biāo)，擬通過設(shè)計新型光源結(jié)構(gòu)，

3、使L波段SFS中心波長具有高的穩(wěn)定性，與此同時還將考慮將L波段SFS線寬的拓展特性。當(dāng)然，光纖通信業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展對帶寬的要求使得本論文研究的高效率線寬拓展的L波段SFS在密集波分復(fù)用系統(tǒng)中也將得到很好的應(yīng)用。 本文的工作主要包括以下三個部分： 首先，以傳統(tǒng)的兩級級聯(lián)前向抽運結(jié)構(gòu)為研究目標(biāo)，通過光源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，使得L波段SFS輸出功率得到有效的提高以及線寬得到有效的拓展。提出一種同步抽運技術(shù)，克服兩級獨立抽運引起的平均

4、波長的飄動。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了基于一段非抽運光纖的單前向抽運結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定L波段SFS。 其次，對具有高抽運轉(zhuǎn)換效率的單級雙向抽運結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，采用同步抽運技術(shù)獲得平均波長隨總抽運功率飄動穩(wěn)定的L波段SFS。針對單級雙向抽運的L波段SFS在線寬上的可調(diào)性較差的不足，提出了基于一段非抽運光纖的改進(jìn)型雙向同步抽運結(jié)構(gòu)的L波段SFS。 第三，創(chuàng)新性地提出一種采用后向抽運的兩級級聯(lián)的摻鉺光纖L波段SFS的新型結(jié)構(gòu)，運用同步抽運技術(shù)對

5、兩級摻鉺光纖按比例進(jìn)行同時后向抽運，從而實現(xiàn)高效率且平均波長穩(wěn)定的L波段SFS輸出。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了基于一段非抽運光纖的單后向抽運結(jié)構(gòu)，我們討論了非抽運光纖對光源輸出特性的影響，通過分析和研究，獲得了單抽運結(jié)構(gòu)的新型L波段穩(wěn)定SFS。 本論文以福建省新世紀(jì)人才項目和福建省自然科學(xué)基金等項目為研究背景，論文的研究成果為順利完成這些項目起到了重要作用。 本文創(chuàng)新點和特色： 1.在國際上首次提出并實現(xiàn)利用摻鉺光纖中放

6、大自發(fā)輻射獲得具有平均波長穩(wěn)定特性的L波段超熒光光源，L波段的SFS具有光譜平坦度好、光譜輸出線寬大、輸出功率高等優(yōu)點，是應(yīng)用于高精度光纖陀螺的理想光源。 2.創(chuàng)新性地提出一種采用后向抽運的兩級級聯(lián)的摻鉺光纖L波段SFS的新型結(jié)構(gòu)，運用同步抽運技術(shù)對兩級摻鉺光纖按比例進(jìn)行同時后向抽運，從而實現(xiàn)高效率且平均波長穩(wěn)定的L波段SFS輸出。 3.基于非抽運光纖的改進(jìn)型單抽運結(jié)構(gòu)(單前向和單后向)實現(xiàn)高穩(wěn)定的L波段SFS，克服了同