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掺铒波导放大器中光强对增益影响的研究

作　者: 顾浩然
导　师: 金国良
学　校: 上海交通大学
专　业: 光学
关键词: 掺铒波导放大器重叠因子增益
分类号: TN722
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

掺铒波导放大器是继半导体光放大器、掺铒光纤放大器以来又一具有发展前途的光放大器。它具有短距离高增益、波导阵列、小型化成本低等优点。本文分析了掺铒波导放大器的增益原理及能级模型,提出在波导截面上信号光和泵浦光的光模场分布之间的归一化重叠因子Γ,并将之引入到掺铒波导放大器的传输-速率方程中。通过数值求解扩散方程得到了波导的二维折射率分布。随后采用半矢量有限差分法求解波动方程得到信号光与泵浦光在波导截面上的光模场分布。在此基础上,计算出两者间的归一化重叠积分因子Γ,分析了其变化对EDWA增益性能的影响。通过对不同工艺参数设置的理论模拟结果比较及与实验结果的比较可知,优化信号光与泵浦光在波导截面上的重叠因子Γ,可以提升放大器的增益。这一理论模拟有助于在实际设计制作波导时,理解各个工艺参数对放大器性能的影响。从而根据情况适当地调整参数,最大限度地优化放大器的增益性能。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章引言  6-12
  1.1 什么是EDWA  6
  1.2 EDWA 的优点  6-7
  1.3 EDWA 的制作工艺  7-9
  1.4 掺铒光波导放大器的研究水平和实际应用  9-10
  1.5 本文概述  10-12
第二章 EDWA 的理论模型分析  12-32
  2.1 自发辐射和受激跃迁  12-16
  2.2 光放大的基本原理  16-20
  2.3 EDWA 系统中的损耗机理  20-23
  2.4 EDWA 能级特性和部分性能指标的定义  23-25
  2.5 EDWA 四能级系统模型  25-30
   2.6 信号光与泵浦光光模场的重叠因子  30-31
  2.7 本章小结  31-32
第三章离子交换玻璃波导理论  32-49
  3.1 离子交换玻璃波导  32-33
  3.2 离子交换过程理论建模  33-41
  3.3 离子交换玻璃掩埋式波导的折射率分布  41-44
  3.4 各工艺参数对折射率分布的影响  44-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章EDWA 中泵浦光及信号光光模场分布  49-58
  4.1 有限差分法（FDM）  49-50
  4.2 半矢量波动方程  50-52
  4.3 半矢量有限差分法求解准TE 模电场分量  52-56
  4.4 光模场模拟结果  56-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章信号光与泵浦光光模场分布间重叠因子对增益影响  58-64
  5.1 归一化重叠积分因子Γ 对增益影响  58-62
  5.2 工艺参数设置与Γ 的优化  62-63
  5.3 其它因素对增益的影响  63
  5.4 本章小结  63-64
第六章总结  64-66
  6.1 结论  64-65
  6.2 进一步的工作  65
  6.3 展望  65-66
参考文献  66-69
致谢  69-71

掺铒波导放大器中光强对增益影响的研究

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