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掺铒光波导放大器的增益带宽及实验研究

作　者: 赵天卓
导　师: 戴基智
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 磷酸盐玻璃波导光波导放大器离子交换银膜电场辅助法
分类号: TN722
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文对光波导放大器的增益带宽特性进行了分析,阐述了光波导增益滤波的方法,计算了波导光栅结构参数与反射谱之间的关系;采用银膜电场辅助法制备了光波导,对实验过程中的一些现象和问题提出了自己的观点和改进的办法,并对制作的光波导进行了参数的测量。在第一章介绍了国内外光波导放大器发展的概况,光波导器件发展的历史和光波导的理论分析方法和制作方法。在第二章首先讨论了掺铒光波导放大器的速率方程和功率传输方程。然后利用速率方程和功率传输方程分析了光波导放大器增益特性,主要从波导长度、铒离子浓度、波导截面面积、输入信号光功率和泵浦光功率这几个方面阐述了波导结构参数和工作参数对波导增益的影响。在第三章通过对波导光栅耦合方程的分析,介绍了波导光栅滤波的方法;推导了波导光栅结构和其反射谱之间的数学关系,得到了对于掺铒光波导放大器的增益谱进行平坦滤波的光栅结构参数的计算方法。在第四章主要对银膜电场辅助法制备光波导的工艺进行了讨论。介绍了银膜电场辅助法制备光波导的离子交换理论和碱离子交换的特点,然后对外界参数的影响进行了分析。最后介绍了银膜电场辅助法制备光波导的试验过程,对实验获得的参数进行了分析和计算,得到了波导的模折射率和折射率变化的函数曲线,随后对在试验过程中遇到的一些问题和现象进行了阐述,分析了其产生的原因,并提出了自己的观点和改进的办法。

全文目录

第一章引言  8-14
  1.1 国内外光波导放大器的发展情况  8-11
    1.1.1 光波导放大器的发展历程  8-10
    1.1.2 光波导器件集成方面的发展情况  10-11
  1.2 光波导常见的制作方法  11-12
  1.3 有源光波导增益带宽的分析方法  12
  1.4 本论文的工作  12-14
第二章掺铒光波导放大器增益特性的分析  14-25
  2.1 光波导放大器速率方程和功率传输方程  14-19
    2.1.1 掺铒光波导放大器的速率方程  14-17
    2.1.2 掺铒光波导放大器的功率传输方程  17-19
  2.2 掺铒光波导放大器的增益特性  19-25
    2.2.1 波导长度对增益的影响  19-21
    2.2.2 铒离子浓度对增益特性的影响  21-22
    2.2.3 波导截面面积对增益的影响  22-23
    2.2.4 输入信号和泵浦功率对增益的影响  23-25
第三章掺铒光波导放大器增益带宽特性的分析  25-36
  3.1 波导光栅概述  25-26
  3.2 波导光栅的耦合方程理论  26-27
  3.3 波导光栅的增益平坦滤波特性  27-29
  3.4 波导光栅结构的设计  29-30
  3.5 波导光栅的制作方法  30-32
  3.6 新基质材料对增益带宽的影响  32-33
  3.7 实现宽带光波导放大器的其它方法  33-36
第四章银膜电场辅助法制作磷酸盐玻璃波导及其特性分析  36-59
  4.1 离子交换理论  36-38
  4.2 玻璃中碱离子的交换特点和外界环境影响  38-41
    4.2.1 玻璃中碱离子交换的特点  38
    4.2.2 碱离子交换过程中外界环境参数的影响  38-41
  4.3 银膜电场辅助法制作磷酸盐玻璃波导的过程  41-43
  4.4 实验结果及分析  43-51
    4.4.1 光波导模式的测量  43-45
    4.4.2 实验测试数据及计算结果  45-47
    4.4.3 波导折射率分布的计算  47-49
    4.4.4 交换过程中电流的变化  49-51
  4.5 制作光波导过程中发现的问题  51-56
    4.5.1 光波导表面的腐蚀问题  52-54
    4.5.2 光波导表面的析出问题  54-56
    4.5.3 光波导的均匀一致问题  56
  4.6 银膜电场辅助法制作光波导问题的解决方法  56-59
第五章结论  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
附录  65-67
硕士期间取得的研究成果  67

掺铒光波导放大器的增益带宽及实验研究

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