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光纤中参量放大的研究

作　者: 金沧
导　师: 余重秀
学　校: 北京邮电大学
专　业: 光学
关键词: 高非线性光纤光子晶体光纤光纤参量放大相位调制受激布里渊散射
分类号: O437.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 63次
引　用: 1次
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内容摘要

光纤参量放大(FOPA)是一种基于光纤中四波混频(FWM)这种高阶非线性效应的新型放大方法,需要一个或两个激光器作为泵浦光源,以光纤作为非线性增益介质使信号光得以放大。FOPA不仅具有高增益、大带宽、低噪声等优点,而且其响应速度快,对于调制方式和信号码率透明,产生高效的闲频光等。基于上述特性,FOPA在光信号放大,全光信号处理,波长变换等方面具有广泛的应用,尤其是在下一代高速高容量光纤传送网中扮演了举足轻重的角色,受到广泛的关注,成为近几年来光纤通信技术研究热点之一。本论文围绕着FOPA的特性,在总结国内外已有研究工作的基础上,从基本理论出发,着重在仿真和实验方面对光纤在FOPA特性中所产生的影响进行了研究,主要工作如下：1.概述了FOPA的基本原理及主要结构,总结了国内外学者和研究团队对于FOPA的研究成果和目前的研究状况。2.介绍了四波混频的基本机理以及非线性耦合模方程,分析了相位匹配条件,给出了单泵浦光纤参量放大中的相位匹配关系和影响放大效率的因素。3.针对FOPA对非线性介质的要求,结合铋酸盐材料的特性,以三氧化二铋作为基底,设计了一种适用于FOPA的铋酸盐基底光子晶体光纤(Bi-PCF),并分析了它的色散、非线性和有效截面积等特性。利用得到的这些参数,对它作为非线性介质的FOPA进行了模拟仿真。采用等长度的二氧化硅为基底的SiO2-PCF进行实验研究,对比分析了两者对FOPA增益特性产生的影响。4.根据前面所介绍的背景理论,搭建了实验平台。利用不同种类的光纤,在实验中研究了它们的受激布里渊散射(SBS)特性,采用相位调制法对它们的SBS进行抑制,增加了其SBS阈值,提高了FOPA的增益。对采用高非线性光纤作为非线性介质进行单泵浦条件下的FOPA实验研究,得到了相关的增益、带宽等特性结果,比较了它们对于FOPA特性的影响。最后总结了本文的工作,提出了一些改进方案,以及下一步需要再完善和开展的工作。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 光纤参量放大概述和发展  10-13
  1.2 光子晶体光纤概述  13-14
  1.3 本文的研究工作及论文结构  14-15
  参考文献  15-17
第二章光纤中参量放大的基本理论  17-34
  2.1 光纤中的非线性效应  17-21
    2.1.1 非线性效应的起因  17-18
    2.1.2 光纤中的光Kerr效应  18-19
    2.1.3 光纤中的受激非弹性散射  19-21
  2.2 光学参量过程  21-30
    2.2.1 四波混频效应  21-25
    2.2.2 单泵浦光纤参量放大  25-30
  2.3 光纤中参量放大的实现  30-32
  2.4 本章小结  32-33
  参考文献  33-34
第三章基于光子晶体光纤的参量放大  34-49
  3.1 光子晶体光纤的分析方法  34-38
    3.1.1 光束传输法  34-36
    3.1.2 平面波展开法  36-38
  3.2 光子晶体光纤的设计  38-43
    3.2.1 问题的提出及铋酸盐材料简介  38-39
    3.2.2 结构设计及仿真模拟  39-41
    3.2.3 仿真模拟结果  41-43
  3.3 参量放大仿真与实验  43-45
    3.3.1 Bi-PCF的仿真结果  43
    3.3.2 SiO_2-PCF的实验结果  43-45
  3.4 本章小结  45-47
  参考文献  47-49
第四章高非线性光纤中的参量放大  49-63
  4.1 受激布里渊散射及其抑制  49-51
    4.1.1 受激布里渊散射阈值  49-50
    4.1.2 受激布里渊散射的控制  50-51
  4.2 相位调制抑制受激布里渊散射  51-56
    4.2.1 泵浦光源光谱的展宽  52-53
    4.2.2 阈值和抑制的实验测量  53-56
  4.3 参量放大实验  56-60
    4.3.1 不同泵浦光波长的FOPA  57-58
    4.3.2 不同光纤长度的FOPA  58-60
    4.3.3 光纤级联的FOPA  60
  4.4 本章小结  60-62
  参考文献  62-63
第五章本文总结与展望  63-65
致谢  65-67
发表论文和参加科研情况  67
  参与的科研项目  67
  攻读硕士学位期间发表的学术论文  67

光纤中参量放大的研究

内容摘要

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