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新型长周期光纤光栅研究及其在掺饵光纤放大器中的应用

冉曾令  
【摘要】: 导师饶云江教授首次发明了高频CO2激光脉冲写入长周期光纤光栅的方法。该方法利用高频脉冲的热冲击效应,由于脉冲能量集中,单个脉冲加热时间短,因此加热效率高,能高效率高质量地写入低成本的长周期光纤光栅。本文深入研究了该方法在多种光纤中写入新型长周期光纤光栅,并研究了其在EDFA中的应用,取得了一些创新性研究成果,主要工作和成果总结如下: 1、 分析了高频CO2激光脉冲写入长周期光纤光栅方法的机理;系统分析了光栅的形成机理,并把其归结为残余应力释放、密度变化和掺杂剂热扩散,本文认为我们这种方法写入的光栅主要是因为残余应力释放而形成的。分析了单侧CO2激光脉冲曝光导致长周期光纤光栅横截面折射率分布的不均匀性。 2、 详细阐述了长周期光纤光栅的模耦合理论和传输矩阵理论,并进行了模拟计算。 3、 研究了高频CO2激光脉冲写入长周期光纤光栅的生长过程,并发现了不同光纤写入光栅的生长过程各不相同。首次利用高频CO2激光脉冲在多种不同光纤中写入长周期光纤光栅,并研究它的特性。 4、 成功研制了掺铒光纤放大器, 首次将高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅应用到掺铒光纤放大器中作为自发辐射噪声滤波器, 使EDFA的增益提高了7dB、噪声系数降低了0.5dB。首次利用这种新型滤波器作为EDFA的增益平坦器,获得了小于1dB的增益平坦度。 5、 研究了长周期光纤光栅的特殊应用,提出了利用长周期光纤光栅对外界折射率的敏感特性可制成调制器和光开关的设想。首次发现了在双折射光纤中写入的长周期光纤光栅存在对偏振不敏感的谐振峰。


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