l波段摻鉺光纖放大器增益控制技術(shù)研究

1、摘 要摘 要由 于摻餌光纖放大器可直接對光信號 放大， 避免了傳統(tǒng)光通信所用的“ 光一電一 光”的 放大模式， 簡化了 系統(tǒng)，降低了 成本，因此在光纖通信系統(tǒng)中具有廣闊的 應(yīng)用前景。 而在不斷有信號上、下載的W D M系統(tǒng)中， 摻餌光纖放大器的增益控制技術(shù)具有重要的意義。本論 文的 研究工作是在天津市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目 ( 0 3 3 8 0 0 2 1 1 ): “ 智能型光纖放大器和光源的研究”的支持下完成的。我們結(jié)合國內(nèi)、 外對摻餌

2、光纖放大器的 研究進(jìn)展， 主要對摻餌光纖放大器的 增益控制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并對 E D F A的 性能進(jìn)行優(yōu)化，以 設(shè)計(jì)出高增益及增益平坦的寬帶 E D F A為主要研究目 標(biāo)， 本論文主要 研究內(nèi) 容和創(chuàng)新點(diǎn)包括:1 、 提出 利用光纖環(huán)鏡作反射鏡， 用后向C 波段A S E 對E D F A的增益進(jìn)行控制的串 聯(lián)結(jié)構(gòu)的 兩級L 波段E D F A ， 在L 波段具有較高且平坦的增益。 在 1 5 7 0 n m ^ -1 6 0 0

3、 m n 工作波長范圍內(nèi)， 增益高于2 1 d B ， 增益平坦度可達(dá)到0 . 7 7 d B , MB帶寬大于 3 5 m n ， 動態(tài)范圍為一 5 d B m - - 1 5 d B m 。并結(jié)合項(xiàng)目 要求搭建樣機(jī)一臺， 經(jīng)專家測試， 樣機(jī)增益為 2 3 . 6 8 d B .噪聲系數(shù)為 7 . 4 7 d B ， 增益平坦度為 t 0 . 8 d B . 輸入信號功率變化范圍 達(dá)2 7 d B以 上。2 、 提出 利用寬帶惆啾

4、光纖光柵作反射鏡， 對后向C波段A S E 反射來控制增益的L 波段 E D F A 。放大器在L 波段的增益高于2 3 d B ， 在 1 5 7 2 n m -1 6 0 4 n m范圍 內(nèi) ， 增 益 平 坦 度 達(dá)到 f 0 . 9 2 0, M B帶寬 大 于3 6 m n ( 1 5 7 0 m n -1 6 0 6 m n ) ， 信 號 飽和輸入功率達(dá)到一 1 5 d B m以 上.3 、 提出 利用光纖環(huán)鏡和環(huán)形器

5、作反射鏡， 反射后向C波段 A S E 對單級雙向泵浦的E D F A 的 增益進(jìn)行控制的L 波段E D F A 。 用光纖環(huán)鏡做反射器時(shí)， 在 1 5 8 5 n m波長處， 最高增益可達(dá)到 2 0 . 2 8 d B ， 信號飽和輸入功率可達(dá)到一 6 . 9 4 d B m ; 用環(huán)形器做反射鏡時(shí)， 在 1 5 8 5 n m信號波長處， 增益達(dá)到 1 7 . 6 8 d B ， 信號飽和輸入功率達(dá)- 5 . 5 1 d B mo4

6、 、 提出 利用寬帶P A啾光纖光柵和雙折射光纖環(huán)鏡做腔鏡的多波長 光纖激光器。 應(yīng)用腔損耗原理，通過調(diào)整腔內(nèi) 偏振控制器改變不同波長光的損耗來改變輸出 激光波長， 得到穩(wěn)定的單波長輸出 和雙波長輸出， 還可以 獲得多波長 激光輸出。Ab s t r a c tAb s t r a c tE r b i u m - D o p e d F i b e r A m p l i f i e r ( E D F A ) c a n

7、a m p l i f y l i g h t s i g n a l s d i r e c t l y , w h i c ha v o i d s “ l i g h t - e l e c t r i c - l i g h t “ a m p l i f i e d m o d e i n t r a d i t i o n a l l i g h t c o m m u n i c a t i o n

8、, a n ds i m p l i f i e s c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s , a n d d e c r e a s e s t h e c o s t , s o i t w i l l a r c h i v e w i d ea p p l i c a t i o n s i n f i b e r c o m m u n i c a t i

9、 o n s y s t e m s .F u n d - s u p p o r t e d b y T i a n j i n S c i e n c e T e c h n o l o g y d e v e l o p m e n t p l a n p r o j e c t( 0 3 3 8 0 0 2 1 1 ) : S t u d y o f i n t e l l i g e n t f i b

10、 e r a m p l i f i e r s a n d l i g h t s o u r c e s , c o m b i n i n g t h er e s e a r c h e v o l v e o f E D F A i n C h i n a a n d a b o a r 氏t h i s d i s s e r t a t i o n m a i n l y r e s e a

11、 r c h e de x p e r i m e n t a l l y g a i n - c l a m p e d E D F A , a n d o p t i m i z e d t h e p e r f o r m a n c e o f E D F A ,m a i n l y a i m e d a t w i d e b a n d E D F A w i t h h i g h a

12、n d f l a t g a i n , r e s e a r c h c o n t e n t s a n dr es e a r c h r e s u l t s a r e l i s t e d a s f o l l o w s :1 . A d u a l s t a g e g a i n - c l a m p e d L - b a n d E D F A b a s e d

13、 o n r e f l e c t i n g b a c k w a r d C - b a n dA S E u s i n g a f i b e r l o o p m i r o r a s r e f l e c t o r t o c l a m p t h e g a i n i s p r o p o s e d , w h i c ha r c h i v e s h i g h

14、 a n d f l a t g a i n i n L - b a n d . T h e g a i n i s h i g h e r t h a n 2 1 d B , i n t h e r a n g e o f1 5 7 0 n m -1 6 0 0 n m , t h e f l a t n e s s o f g a i n c a n a r r i v e 0 . 7 7

15、 d B , 3 d B b a n d w i d t h i s m o r et h a n 3 5 n n t , a n d d y n a m i c r a n g e i s - 4 5 d B m - - 1 5 d B m . C o m b i n i n g w i t h t h e p r e s c r i p t o ft h e i t e m , a s a m p

16、 l e - m a c h i n e i s e s t a b l i s h e d . T e s t e d b y e x p e r t s , i t s g a i n i s 2 3 . 6 8 d B ,n o i s e f i g u r e i s 7 . 4 7 d B , t h e f l a t n e s s o f g a i n i s t 0 . 8 d

17、B , a n d t h e i n p u t s i g n a l p o w e rr a n g e i s m o r e t h a n 2 7 d B .2 . A d u a l s t a g e g a i n - c l a m p e d L - b a n d E D F A b a s e d o n r e f l e c t i n g b a c k w a r

18、 d C - b a n dA S E u s i n g a c h i r p e d f i b e r g r a t i n g a s r e f l e c t o r t o c l a m p t h e g a i n i s p r o p o s e d . I t s g a i ni s m o r e t h a n 2 3 d B , i n t h e r a

19、 n g e o f 1 5 7 2 n m -1 6 0 4 n m , t h e g a i n f l a t n e s s i s 士 0 . 9 2 d B ,3 d B b a n d w i d t h i s m o r e t h a n 3 6 n r n ( 1 5 7 0 n m -1 6 0 6 n m ) , s i g n a l s a t u r a t i o n i

20、 n p u t p o w e ra r r i v e s - 1 5 d B m.3 . A d u a l p u m p e d s i n g l e s t a g e g a i n - c l a m p e d L - b a n d E D F A b a s e d o n r e f l e c t i n gb a c k w a r d C - b a n d A S E u

21、 s i n g a f i b e r l o o p m i r r o r o r a c i r c u l a r a s r e f l e c t o r t o c l a m p t h eg a i n i s p r o p o s e d . W h e n a f i b e r l o o p m i r r o r i s u s e d , a t w a v

22、 e l e n 納 1 5 8 5 n m , t h e g a i na r r i v e s 2 0 . 2 8 d B , s i g n a l s a t u r a t i o n i n p u t p o w e r a r r i v e s - 6 . 9 4 d B m . W h e n a c i r c u l a r i su s e d , a t w a v e l