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一种基于取样光栅的波长可调谐光纤激光器

作　者: 汪磊石
导　师: 简水生；刘艳
学　校: 北京交通大学
专　业: 光通信与移动通信
关键词: 掺饵光纤激光器 取样光栅 波长可调谐光纤激光器
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 167次
引　用: 3次
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内容摘要


随着高容量光纤通信系统的发展,波分复用(WDM)技术成为了光纤通信领域的前沿和热点。作为波分复用系统的关键器件之一,波长可调谐光纤激光器与光纤有良好兼容性,并能够在ITU-T规定的波长范围内进行准确的调谐,受到了越来越多的关注。本文在对掺铒光纤激光器及取样光栅进行深入研究和分析的基础上,设计并制作了一种新型的基于线性腔掺铒光纤激光器和取样光栅的波长可调谐光纤激光器。论文的内容主要包括如下几个方面:1、研究了掺铒光纤激光器的工作原理,对作为激光器增益介质的掺铒光纤的增益和自发辐射特性进行了研究,利用Giles的放大器模型,从掺铒光纤放大器的速率方程出发,对掺铒光纤放大器进行了仿真;后在放大器模型中引入边界条件,完成对线性腔掺铒光纤激光器的仿真。2、在对光纤光栅理论分析的基础上,对均匀Bragg光栅的光学特性进行了仿真,并详细研究了光栅的参数对其反射谱和时延的影响。最后研究了光纤光栅的制作技术,并通过实验制作了Bragg光栅。3、运用传输矩阵法对取样光纤光栅的特性进行了仿真,分析研究了取样光栅的参数对其梳状反射谱的影响规律。设计了一种对取样光栅切趾的方法,并以仿真加以验证;最后研究了取样光栅的制作方法和调谐手段。4、设计了一种基于线性腔掺铒光纤激光器和取样光栅的波长可调谐光纤激光器。先对以Bragg光栅为反射腔镜的线性腔掺铒光纤激光器建立了模型进行仿真分析。分析中研究了各项参数对激光器性能的影响,并给予了优化方向。接着将设计的波长可调谐方案应用于所建立的模型当中,即以取样光栅取代Bragg光栅作为激光器的反射腔镜,并给予仿真验证;最后进行了实验。仿真与实验结果共同表明,这种波长可调谐光纤激光器能够以较小的光栅反射腔镜的波长调谐量获得较大的输出激光波长调谐量,实现波长在符合ITU-T波长的间隔上进行准连续调节。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-15
  1.1 引言  11
  1.2 光纤激光器发展以及掺铒光纤激光器的特点  11-12
  1.3 波长可调谐光纤激光器的意义  12
  1.4 波长可调谐光纤激光器的研究进展  12-14
  1.5 本文主要研究内容  14-15
2 光纤激光器的结构和原理分析  15-30
  2.1 激光原理  15-21
    2.1.1 光与物质作用的三种过程  15-17
    2.1.2 粒子数反转  17-18
    2.1.3 光学谐振腔  18-21
    2.1.4 激光器三要素  21
  2.2 掺铒光纤发光机理  21-22
  2.3 掺铒光纤放大器的理论模型和速率、传输方程  22-29
    2.3.1 Giles理论模型  23-26
    2.3.2 速率、传输方程的求解方法  26-27
    2.3.3 掺铒光纤放大器的数值模拟  27-29
  2.4 本章小结  29-30
3 光纤光栅的理论分析  30-43
  3.1 光纤光栅的分类  30-31
  3.2 光纤光栅的基本理论  31-35
    3.2.1 耦合模理论  31-34
    3.2.2 传输矩阵法  34-35
    3.2.3 光纤光栅的时延计算  35
  3.3 均匀光纤Bragg光栅的数值模拟与特性分析  35-38
  3.4 光纤光栅的制作  38-42
    3.4.1 光纤光栅的制作技术  38-40
    3.4.2 光纤光栅制作的实验  40-42
  3.5 本章小结  42-43
4 取样光纤光栅的研究  43-51
  4.1 取样光纤光栅特性与理论  43-44
  4.2 取样光纤光栅的数值模拟与分析  44-47
  4.3 取样光纤光栅的切趾处理  47-49
  4.4 取样光纤光栅的制作  49-50
  4.5 取样光纤光栅的调节手段  50
  4.6 本章小结  50-51
5 波长可调谐光纤激光器的实现  51-67
  5.1 方案的结构与原理  51-52
  5.2 方案的数值模拟  52-62
    5.2.1 线性腔掺铒光纤激光器的仿真  52-56
    5.2.2 线性腔掺铒光纤激光器参数分析与优化  56-59
    5.2.3 波长可调谐掺铒光纤激光器的仿真  59-62
  5.3 方案的实验装置  62-63
  5.4 实验结果  63-67
6 结论  67-68
参考文献  68-70
作者简历  70-72
学位论文数据集  72

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光器
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