光纤放大器中一些问题的研究

【摘要】：近年来光纤放大器向大功率、大增益带宽以及低噪声方向发展，以满足密集波分复用系统、光纤CATV系统、空间光通信系统的应用。超大功率、超宽带、参数优化、低噪声越来越成为光纤放大器追求的目标和国内外关注的焦点，是当今光纤放大器发展的几个热点问题。本文大胆尝试对这些热点，也是难点和关键问题作一些探索。本文从理论上和实验上对掺铒光纤放大器进行了研究。主要从理论上研究了高功率双包层光纤放大器、双包层光纤拉曼激光器泵浦的拉曼光纤放大器。研究了空间光通信系统的几个关键问题，重点研究高功率光纤放大器在发射系统的应用以及低噪声光纤放大器在接收系统中的应用。本论文主要包括五个部分。 首先，用速率方程和光功率传播方程导出掺铒光纤放大器理论模型。对C波段的掺铒光纤放大器(EDFA)进行了980nm泵浦和1480nm泵浦两组实验，光谱仪测得1500～1600nm波长范围的输出功率谱与模型计算得到的功率谱相吻合。分析了掺铒光纤放大器的噪声特性。 第二，研究了掺铒光纤放大器设计软件，对低噪声前置放大器进行了优化设计。 第三，本文用光射线传输理论，研究了双包层光纤内包层截面形状对包层泵浦的吸收效率的影响。得出了一些对双包层光纤设计有指导意义的结果；研究了双包层光纤放大器的泵浦方式；采用分段方法，首次利用光子数平衡原理建立了半数值双包层掺稀土放大器理论模型。利用模型对双包层光纤放大器 2001年上海大学博士学位论文 进行了初步的优化设计. 第四，研究了空间光通信的几个关键问题.研究了工作波 长的选择、激光器的选用与调制技术、进行了星间激光通信系 统的光链路计算.研究高功率光纤放大器用作功放的主振功放 光发射系统的实验方案，低噪声光纤放大器用作光接收机的前 置放大器的实验方案. 第五，研究了双包层光纤拉曼激光器泵浦的拉曼光纤放大 器.提出了双包层光纤激光器简化的理论模型.由模型可以求出 多模泵浦功率阑值与光纤长度的关系，当泵浦功率闽值最小时， 对应的光纤长度为最佳光纤激光器的腔长.高功率的掺竹3+双 包层光纤激光器输出，注人单模频移光纤，通过拉曼频移，级 联地将泵浦光的能量移动至所希望达到的波长处，形成拉曼激 光输出.级联的次数由频移量和希望输出的波长决定，由光纤 光栅的对数实现.高功率双包层光纤拉曼激光器是拉曼光纤放 大器合适的泵浦源之一