多波长泵浦的光子晶体光纤拉曼放大器的理论和实验研究

摘要

随着信息容量需求的急速增长和波分复用(WDM)技术的快速发展，大大激发了对高性能光放大器的需求。光纤拉曼放大器(FRA)利用传输光纤本身的非线性效应实现光放大，由于其自身的优良特性，已成为宽带放大器中最有前景的竞争者。结合了光子晶体光纤的特性，光子晶体光纤拉曼放大器可以更好的表现出高增益、宽带放大、色散可调等优良性质，并大大缩短光纤长度。本论文以多波长泵浦的光子晶体光纤拉曼放大器为主要研究对象，进行的主要研究工作如下： 1.多波长泵浦的宽带增益平坦光子晶体光纤拉曼放大器的优化设计与数值模拟技术研究。研究了多波长泵浦的光子晶体光纤拉曼放大器的泵浦原理及机制，提出一种优化设计多个波长泵浦源使放大器增益平坦化的方法。设计了一种多波长泵浦的光子晶体光纤拉曼放大器，并利用模拟退火算法优化了泵源，得到了从1525nm到1595nm共70nm波长范围内最好增益平坦度为0.6 dB的光子晶体光纤拉曼放大器的优化设计参数。 2.研究了多波长泵浦的光子晶体光纤拉曼放大器的泵浦源实现技术，提出一种用于光子晶体光纤拉曼放大器的、全光纤化的、双波长包层泵浦铒镱共掺光纤激光拉曼泵浦源结构。实验研究了其中的两个关键部件：宽带可调谐光纤激光器和包层泵浦铒镱共掺光纤放大器，及其实现技术和输出特性。得到了1530.1570nm的40nm范围内连续可调，最大和最小输出功率分别为11.23dBm(13.27mw)和10.87dBm(12.22mw)，功率不平坦度小于0.4dBm的激光输出的可调谐光纤激光器；和从1535nm到1570nm总共35nm带宽内，最大输出功率为2.18W，在35nm带宽内的功率谱波动小于0.5dBm的高功率增益平坦的光纤激光放大系统。

目录

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第一章绪论

§1.1光子晶体光纤

1.1.1光子晶体光纤的分类与主要性质

1.1.2.光子晶体光纤在光通信器件中的应用

§1.2光子晶体光纤拉曼放大器及国内外研究进展

§1.3本文主要内容及创新点

第二章光子晶体光纤拉曼放大器的基本理论

§2.1拉曼放大的基本原理、特点

2.1.1光纤拉曼放大器的特点

2.1.2光纤拉曼放大器的泵浦方式

2.1.3光纤拉曼放大器的主要性能参数

§2.2光子晶体光纤拉曼放大器的理论模型

2.2.1光子晶体光纤拉曼放大器的简化结构与耦合方程

2.2.2光子晶体光纤拉曼放大器的数值模拟方法

本章小结

第三章增益平坦的宽带光子晶体光纤拉曼放大器研究

§3.1宽带增益平坦光纤拉曼放大器的基本工作原理

3.1.1多泵光源实现光纤拉曼放大器的宽带增益平坦

3.1.2多泵光源光纤拉曼放大器的理论模型

§3.2宽带多泵光源光纤拉曼放大器的优化设计算法

§3.3基于多波长泵浦的宽带增益平坦的光子晶体光纤拉曼放大器的优化设计与数值模拟

3.3.1仿真实验所用的数据参数

3.3.2模拟退火过程与优化模拟结果

本章小结

第四章光子晶体光纤拉曼放大器的泵浦源的实验研究

§4.1 Er3+/Yb3+共掺光纤与包层泵浦

§4.2双包层Er3+-Yb3+共掺光纤激光拉曼泵浦源的实验研究

4.2.1可调谐掺铒光纤激光器及其输出特性研究

4.2.2包层泵浦Er3+-Yb3+共掺光纤放大器的研究

本章小结

第五章总结与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及科研成果