摻鉺光纖激光器的動態(tài)模型與仿真技術(shù)研究.pdf

1、隨著稀土摻雜光纖和密集波分復(fù)用(DWDM)光纖通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，各種結(jié)構(gòu)新穎的光纖激光器技術(shù)成為當(dāng)前光纖與光電子技術(shù)領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。光纖激光器具有與光纖系統(tǒng)完全匹配、潛在的窄線寬、高輸出功率和可調(diào)諧等諸多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，有可能成為未來長距離大容量的超高速光纖通信系統(tǒng)的理想光源。 本文首先對光纖激光器的發(fā)展史和國內(nèi)外的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹，分析了已有的幾種主要光纖激光器結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上對基于高雙折射光纖Sagnac環(huán)的

2、摻鉺光纖激光器設(shè)計方案進(jìn)行了較為深入和詳細(xì)的研究，主要工作包括： 1．全面介紹和分析了光纖激光器的工作原理和結(jié)構(gòu)特征，對作為激光器增益介質(zhì)的摻鉺光纖的增益和自發(fā)輻射特性進(jìn)行了研究，對比分析了摻鉺光纖的不同制作方法和優(yōu)缺點(diǎn)。同時對摻鉺光纖在不同泵浦波長情況下的能級躍遷過程進(jìn)行了比較。 2．對作為光纖激光器光反饋機(jī)構(gòu)的高雙折射光纖Sagnac環(huán)形鏡的光學(xué)特性進(jìn)行了研究，建立了基于高雙折射光纖Sagnac環(huán)形鏡的理論模型，并對

3、其光學(xué)特性進(jìn)行了仿真。詳細(xì)分析了偏振控制器、雙折射光纖和耦合器等器件參數(shù)對光纖Sagnac環(huán)形鏡反射譜和透射譜的影響。 3．對摻鉺光纖中Er<'3+>離子的輻射與吸收截面以及自發(fā)輻射與光增益之間關(guān)系進(jìn)行理論分析。導(dǎo)出了基于高雙折射光纖Sagnac環(huán)形鏡光纖激光器的速率方程，并得出了相應(yīng)的增益閾值條件和相位條件。 4．從摻鉺光纖激光器的速率方程出發(fā)，結(jié)合高雙折射光纖Sagnac環(huán)形鏡的反射和輸出特性，建立了摻鉺光纖激光器動

4、態(tài)模型，并結(jié)合MATLAB編程，通過數(shù)值計算和仿真對基于高雙折射光纖Sagnac環(huán)形鏡光纖激光器的諧振腔端面鏡反射模譜、激光光功率譜、上能級粒子數(shù)密度N<,2>，和腔內(nèi)光子密度和光功率的時間演化特性等進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，對鉺光纖長度、泵浦條件(功率和波長)和功率限制因子等設(shè)計參數(shù)對EDFI特性的影響進(jìn)行了分析，并對EDFI進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 5．文章的最后得出結(jié)論，指出了在此基礎(chǔ)上需要進(jìn)一步開展的有意義的研究工作，并對光纖激光器