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14XXnm系列拉曼光纤激光器理论和实现技术的研究

杨晓涛  
【摘要】:随着因特网、综合业务数字网和多媒体技术的发展,全球通信量爆炸性增长,通信业务将转向以高速IP 数据和多媒体为代表的宽带业务,这对光纤通信系统的容量和传输速率提出了更高的要求。密集波分复用(DWDM)技术应运而生,要求充分利用光纤的可用资源带宽,使通信波段由C 波段向L 波段和S 波段扩展。但是,掺铒光纤放大器(EDFA)的可用带宽已经枯竭,要开辟新的传输窗口就需要研究新型的光放大器。拉曼光纤放大器(FRA)是采用强激光作泵浦源,以光纤作为增益介质,利用受激拉曼散射(SRS)效应实现全光放大。它的高带宽、高增益、分布式放大等特性对光纤通信系统,特别是对密集波分复用(DWDM)具有重要的实际意义。而光纤拉曼激光器(RFL)又作为FRA 的泵浦源,它与光纤的耦合损耗小,可以实现泵浦与放大的良好兼容。本文对拉曼光纤激光器进行了一系列理论分析,在此基础上,设计实现14XXnm波长拉曼激光器,并进行了实验研究。本文对拉曼光纤激光器的主要研究内容和研究结果如下: (1) 阐述了受激拉曼散射(SRS)的理论基础,分析了拉曼激光器的增益饱和特性、增益带宽特性、偏振相关性等。 (2) 介绍了设计拉曼光纤激光器的主要考虑因素,从布拉格光栅的原理出手,论述了拉曼光纤激光器的工作原理和结构,并分别对一阶、二阶拉曼光纤谐振腔作了理论研究和数值仿真。 (3) 对拉曼激光器的泵浦模块设计方法做了介绍,分析和实践了多种激光器驱动和温控电路的设计,提出了高功率半导体激光器温控系统的新解决思路和设计方案,实现了更稳定、更有效、更灵活温控系统。 (4) 依据对拉曼光纤激光器深入的理论研究,配合稳定、有效的驱动、温控系统,成功得到了阈值功率为220mw、斜率效率大于30%、可调谐范围大于30nm 的14XXnm 系列波长的激光输出。


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