基于马赫-曾德尔干涉仪的多波长光纤光学参量振荡器

摘要

多波长光纤激光器在密集波分复用光纤通信系统、光纤传感、光学器件测试等领域具有巨大的应用潜力，近年来受到广泛关注。与其他光放大器相比，光纤光学参量放大器（Fiber Optical Parametric Amplifier, FOPA）在构建多波长光纤激光器方面更具优势。随着高功率掺铒光纤放大器和可调谐光源技术的发展，FOPA的性能得到了极大的提高。基于FOPA的多波长光纤光学参量振荡器（Fiber Optical Parametric Oscillator, FOPO）具有宽带、多波长激光输出稳定等特性，是理想的多波长光纤激光光源之一。本论文从理论和仿真两方面对多波长FOPO及相关技术进行了研究。
　　首先，描述了各类光放大器技术的原理和特点，重点介绍了光纤参量放大器在实现多波长激光器方面的优势。
　　其次，在分析光纤中四波混频耦合波方程的基础上建立了光纤光学参量放大的理论模型，详细讨论了参量放大的物理过程，推导了小信号近似下的耦合波方程的近似解以及参量增益和增益带宽的解析表达式。
　　然后，研究了用于多波长光纤激光器中作为多波长选模器件的马赫-曾德尔干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer, MZI）型梳状滤波器的原理并对它做了改进。利用传输矩阵理论讨论了三种梳状滤波器的透射谱和波长间隔，对它们的滤波特性做了比较研究。结果表明，改进的马赫-曾德尔干涉仪具有更好的梳状滤波性能。
　　最后，研究了泵浦光和高非线性光纤的参数等对光纤光学参量放大器性能的影响。在OptiSystem环境下构建了多波长光纤光学参量振荡器模型，比较了不同参数下系统的输出特性。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 光纤光学参量放大器概述

1.3 光纤光学参量振荡器概述

1.4 本论文的主要研究内容

第2章 光纤光学参量放大器的理论模型

2.1 光纤中的色散和非线性效应

2.2 光参量过程的基本原理

2.3 参量放大

2.4 光纤参量放大器的实现方案

2.5 参量增益

2.6本章小结

第3章 马赫-曾德尔干涉仪型梳状滤波器设计与分析

3.1 马赫-曾德尔干涉仪模型

3.2 基于MZI的梳状滤波器设计

3.3 本章小结

第4章 多波长光纤光学参量振荡器的仿真分析

4.1 光纤参量放大器的增益特性

4.2 多波长光纤参量振荡器的物理模型

4.3 多波长光纤光学参量振荡器的仿真

4.4 本章小结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢