高功率镱铒共掺双包层光纤放大器的研究

摘要

随着光纤通信事业的迅速发展，高输出功率、高增益光放大器一直是光通信系统追求的目标。传统的光纤放大器如EDFA，其增益介质采用单模光纤，对泵浦源的要求比较高，必须是单模激光的泵浦源，导致耦合面积小，泵浦效率和增益受到影响。而包层泵浦技术解决了单模光纤泵浦效率低的问题。双包层光纤放大器输出功率高，可用于密集波分复用系统、有线电视网络（CATV）系统以及空间光通信系统中。Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器以其诸多优点成为高速传输系统的核心部件之一。 本文介绍了双包层光纤放大器国内外的研究进展。介绍了双包层光纤的结构，分析它们的传输特性：基于Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器的基本理论以及Yb3+离子的能级结构和光谱特性，分析了镱铒共掺放大器的能级跃迁及速率方程组；研究了不同特性参量对放大器性能的影响，为光纤放大器实验设计提供了依据。文中制作了EYDFA系统中泵浦光源的供电和温控系统，分析了泵浦源的P-I曲线，并对自行设计的双包层光纤放大器的增益特性进行实验研究。

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致谢

1 引言

1.1 课题提出的背景和意义

1.2 光放大器的种类及特点

1.3 双包层光纤放大器的国内外发展现状

1.4 本文的主要工作

2 镱铒共掺双包层光纤放大器

2.1 双包层光纤传输特性

2.2 Yb3+粒子的能级结构和光谱特性

2.2.1 Yb3+粒子的能级结构

2.2.2 Yb3+离子的吸收谱和发射谱

2.3 Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器的理论分析

2.3.1 Er3+/Yb3+共掺系统的能级结构

2.3.2 Er3+/Yb3+共掺双包层光纤放大器的速率方程

3 LD泵浦源的设计和实验研究

3.1 泵浦源

3.1.1 975nm激光器驱动源

3.1.2 实验中使用的975nm激光器

3.1.3 温控设计

3.1.4 供电设计

3.2 975nm激光器的实验结果

3.2.1 光谱特性

3.2.2 P-I特性曲线

4 实验系统

4.1 系统结构图

4.2 光路搭建和系统整合

4.3 ASE实验与光纤的吸收损耗

4.4 小信号输入实验结果

4.5 信号经EDFA放大后输入

5 总结

参考文献

作者简历