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超宽带光纤放大器的研究

作　者: 高伟清
导　师: 袁树忠
学　校: 南开大学
专　业: 光学
关键词: 波分复用/密集波分复用光时分复用掺铒光纤放大器 L波段掺铒光纤放大器 S波段掺铥光纤放大器超荧光光源增益控制环型腔光纤放大器光纤环镜光纤光栅
分类号: TN722
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

光纤放大器的出现,是光纤通信发展史上的重要里程碑,它极大地推动了WDM/DWDM通信系统发展。同时,WDM/DWDM通信系统的发展也对光纤放大器提出了更高的要求,譬如要求光纤放大器具有更大的带宽,具有自动增益控制、功率控制等功能。传统的EDFA只有1525~1560nm的35nm带宽,仅覆盖石英单模光纤低损耗窗口(1450~1650nm)的一部分。随着WDM系统的发展,拓宽光纤放大器的带宽显得越来越重要。近几年来,L波段(1570~1620nm)和S波段(1450~1510)光纤放大器的研制已经成为光纤通信器件研究的热点之一。本文综述了光纤放大器的基本原理及发展状况,并论述了L波段掺铒光纤放大器和S波段掺铥光纤放大器的实验研究,另外对C波段掺铒光纤放大器的增益控制实验和环型腔光纤放大器的实验研究也做了简要的描述。本论文的主要内容有:1、介绍了掺铒光纤放大器的三能级结构,并推导了掺铒光纤放大器的原子速率方程和功率传输方程。2、利用980nm LD和1480nm LD相结合的双向泵浦方式,加上环镜的反射,得到了高功率的超宽带光纤光源。其ASE带宽从1524nm到1600.6nm共76.6nm,覆盖了通信窗口的C+L波段,总荧光功率为22.1mW,转换效率为18.8%。3、利用后向ASE泵浦一段未泵浦光纤和一段弱泵浦光纤两种结构,实现了掺铒光纤自发辐射谱向长波方向移动,对1575nm的小信号分别得到3.5dB和9.2dB的增益。4、利用光纤环形镜反射后向ASE作为EDF的二次泵浦源,得到一种结构新颖的L-波段EDFA。在1570-1605nm范围内,该放大器的小信号平坦增益比相应的前向泵浦方式提高了5.33dB,饱和输出功率提高了3dB。5、利用光纤环镜反射C波段ASE作为二次泵浦源,并且在输入端加入980nm LD泵源,通过调节1480nm和980nm LD的功率,在1565nm和1615nm处分别得到9.9和1.5dB的信号增益提高,并且使噪声分别降低了9.4和1.3dB。6、理论分析和研究了掺铥光纤放大器的放大特性;解决了氟化物掺铥光纤与硅基光纤的连接问题,进行了TDFA的实验研究,分析了没有得到预期结果的原因;提出了铒-铥共掺硅基光纤的构想,并与有关单位合作,共同研制了铒-铥共掺硅基光纤,得到了一些前期结果,进一步的研究仍在进行当中。7、在掺铒光纤放大器的输入端和输出端分别接入光纤布喇格光栅,通过简支梁方法调节两个布喇格波长间距改变腔内的损耗,实现了大小可调的增益控制。在增益控制的范围内,EDFA的增益变化可控制在0.4dB之内。8、利用1:99的光纤耦合器,反馈1%的能量进入腔内循环,研究了环形腔EDFA的增益特性,并与线形EDFA系统的增益特性比较,发现在同样的条件下,环形腔EDFA具有更高的增益,可以预计环形腔EDFA系统将有更高的功率转换效率。

超宽带光纤放大器的研究

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