L带掺铒光纤放大器及可调谐掺铒光纤激光器的研究

摘要

光纤放大器技术和可调谐光源技术是DWDM的核心技术。本文主要围绕L带掺铒光纤放大器技术、可调谐掺铒光纤激光器技术开展了如下实验研究。一、EDFA泵浦半导体激光器驱动源的研制 1设计了完全基于模拟电路的驱动源，采用了一种新颖的半导体激光器恒流源设计方案。该方案采用两个同步可调恒流管串联后驱动半导体激光器，从根本上避免了在以往设计中由于恒流调整管的意外损坏而直接损伤价格昂贵的半导体激光器，从而省去了相应的复杂的高速保护电路。 2设计了以CYGNAL公司生产的C8051-F005单片机为核心的数字驱动源，硬件功能软件化，便于加快制作速度和减小整机尺寸。 二、L带EDFA的理论分析与实验研究1详细介绍了基于二能级近似和铒离子均匀展宽的EDFA理论模型的推导。在此基础上，针对L-EDFA，分别针对将激发态吸收(ESA)和铒离子互作用考虑在内情况，对原二能级均匀展宽模型进行了改进。 2使用Optiwave公司的放大器模拟设计软件OptiAmplifier3.0，结合EDFA理论模型和数值模拟结果，详尽分析了L波段EDFA的放大特性、本征增益平坦特性，最终给出了特定条件下两种情况的本征增益平坦的近似公式，为本征增益平坦的L波段EDFA的设计带来极大的方便。 3使用OptiAmplifier3.0对级联结构的L波段EDFA的作用机理进行了详细的分析，在此基础上进行了优化设计，实验获得了本征平坦增益～25dB，噪声系数～5dB的结果，与数值模拟符合的很好。 三、可调谐掺铒光纤激光器的实验研究1使用高双折射光纤环形镜结合一个可调谐的信道选择薄膜滤波器，以掺铒光纤为增益介质，获得了C波段41个离散可调谐波长的可调谐输出，各信道波长输出功率起伏几乎为零。

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第一章绪论

1.1光放大器分类及L波段光纤放大器研究进展

1.1.1光放大器的分类

1.1.2 L带光纤放大器的研究进展

1.2可调谐光纤激光器

1.3本论文的主要工作

第二章EDFA泵浦半导体激光器驱动电源的设计

2.1模拟方案的驱动电路设计

2.1.1滤波和缓启动电路

2.1.2半导体激光器的恒流电路设计

2.1.3温度控制电路的设计

2.2数字方案的驱动电路设计

2.2.1混和信号处理器C8051 F005介绍

2.2.2测量环节设计

2.2.3控制环节设计

2.2.4显示环节

第三章L带EDFA的理论分析、数值模拟和实验研究

3.1 EDFA性能参数

3.1.1增益及相关物理量的描述

3.1.2饱和输出功率

3.1.3放大器带宽

3.1.4放大器噪声

3.2基于二能级近似和铒离子均匀展宽的理论模型

3.2.1波传输方程的推导

3.2.2放大自发辐射(ASE)的处理

3.2.3二能级模型的建立

3.3复杂EDFA数学模型的考虑

3.3.1考虑信号光激发态吸收(ESA)的数学模型

3.3.2铒离子互作用对EDFA的影响

3.3.3 Optiwave介绍

3.4级连L波段EDFA的优化设计

3.4.1 L-EDFA与C-EDFA的放大特性比较

3.4.2 L-EDFA的本征增益平坦特性

3.4.3高增益、低噪声级连结构的L波段EDFA设计

第四章可调谐掺铒光纤激光器的实验研究

4.1可调谐掺铒光纤激光器概述

4.2离散式可调谐掺铒光纤激光器的实验研究

总结和展望

参考文献

发表论文

致谢