高速光纤通信系统中双波长光纤激光器的研究

摘要

目前针对高速大容量光纤通信有很多不同方向的研究，若要提高通信信号的传输速率和增加信息传输的容量，高重复率超短脉冲是解决方案之一。在利用拍频光获得高重复率超短脉冲光源的研究中，作为初始拍频光源的双波长光纤激光器其性能的优劣直接会影响的得到的高重复率超短光脉冲的质量。因此，双波长光纤激光器的研究对产生高速通信脉冲光源有着举足轻重的意义。本文基于双波长光纤激光器中双波长滤波器的需要，在对光纤光栅的深入研究和分析的基础上，提出了占空比为75％左右的具有双波长滤波特性π相移取样光栅。将该取样光栅应用到双波长光纤激光器的结构中，并对双波长单纵模激光的输出加以研究。主要内容如下：
　　 ⑴阐述了激光器原理，并在双波长光纤激光器中对实现双波长选频的滤波器进行了探讨。
　　 ⑵对光纤光栅的耦合模理论和传输矩阵理论进行了介绍，并模拟光纤Bragg光栅、相移光栅及取样光栅的反射谱并总结它们的反射谱特性。
　　 ⑶对光纤光栅实现双波长滤波加以研究。讨论了实现双波长滤波的光纤光栅结构，π相移和周期性结构是光纤光栅实现双波长反射谱的条件。通过对多π相移光栅和π相移取样光栅的双波长反射谱的研究及比较，发现π相移取样光栅具有更优的双波长滤波效果。
　　 ⑷优化π相移取样光栅的滤波效果，发现占空比为75％时旁峰反射率最低，滤波效果最好，而且取样长度越短反射谱的边模抑制比越高。
　　 ⑸提出了基于75％占空比的π相移取样光栅的双波长光纤激光器结构。讨论了如何实现单纵模运转，并分析取样光栅的有效长度。对未考虑增益和考虑EDF增益时激光的输出进行了研究，并模拟了考虑EDF增益而且取样光栅未刻写在EDF上时双波长单纵模激光的输出光谱图。