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多波长与包层泵浦Er3＋/Yb3＋共掺光纤激光器的研究

作　者: 李尧
导　师: 袁树忠
学　校: 南开大学
专　业: 光学
关键词: 光纤激光器光纤放大器多波长双折射光纤光栅偏振烧孔输出特性光纤环镜 Er3+/Yb3+共掺包层泵浦全光纤
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

在新一代超高速光纤通信系统中,波分复用(WDM)系统因其具有的可重构性、透明性、兼容性等突出优点而成为光纤通信领域的研究热点和前沿。WDM通信技术的发展对光纤器件提出了新的要求,各种新型光纤无源器件和有源器件不断涌现出来。作为WDM通信系统中的关键技术,掺铒光纤激光器和放大器由于本身所具有的一系列优越性,受到越来越多的关注。本论文以多波长掺铒光纤激光器和包层泵浦 Er3+/Yb3+共掺光纤激光器为主要研究对象,进行的研究工作如下:1多波长掺铒光纤激光器的实验研究:1)对基于保偏光纤光栅的可开关双波长掺铒光纤激光器进行了实验研究,使用刻写在保偏光纤上的光纤布喇格光栅作波长选择器件,通过调整偏振控制器的状态,在室温下得到了稳定的双波长激光输出,波长间隔0.52nm,16次重复扫描对应于每一波长的振幅变化及波长间振幅差异均小于0.2dB。2)对基于保偏光纤摩尔布喇格光栅的多波长掺铒光纤激光器进行了实验研究,利用一块均匀模板,通过对光纤拉伸及二次和三次紫外曝光的方法在保偏光纤中写制出摩尔布喇格光栅,两光栅分别具有四个和六个透射峰。将光栅作为波长选择器件及输出耦合器应用于线形腔掺铒光纤激光器中,液氮冷却条件下得到了四个和六个波长的激光输出,波长最小间隔0.5nm。2掺铒光纤激光器输出特性的实验研究:1)利用光滤波器实现了可调谐环形腔掺铒光纤激光器,并研究了输出耦合比对激光输出功率和调谐带宽内功率波动的影响,以此来优化环形腔激光器的输出特性。激光输出功率随输出耦合比变化,当输出耦合比在80%-90%之间时,激光输出功率具有最大值。并且此时带宽范围内,激光的峰值功率波动较小,具有较好的平坦度。2)提出了一种基于双折射光纤环镜的输出功率可控的掺铒光纤激光器。利用双折射光纤环镜的滤波特性,将其作为对固定波长反射率可调的输出腔镜应用在光纤激光器中,达到输出功率可控的目的,其动态变化范围超过

全文目录

第一章绪论  8-19
  第一节光纤通信与 WDM 系统  8-11
    1.1.1 光纤通信发展概况  8-9
    1.1.2 WDM 技术的出现及发展概况  9-10
    1.1.3 WDM 系统中的关键技术  10-11
  第二节光纤激光器  11-14
    1.2.1 光纤激光器的分类  12
    1.2.2 多波长掺铒光纤激光器的发展现状  12-14
  第三节双包层光纤激光器与放大器  14-17
    1.3.1 双包层光纤激光器与放大器的广泛应用  15
    1.3.2 双包层光纤激光器与放大器的发展现状  15-17
  第四节本文研究的主要内容  17-19
第二章光纤激光器基本理论  19-37
  第一节光纤激光器的基本概念  19-21
    2.1.1 光纤激光器基本组成及泵浦结构  19-20
    2.1.2 光纤激光器的腔型设计  20-21
  第二节光纤激光器输出特性理论  21-31
    2.2.1 Fabry-Perot 腔光纤激光器输出特性  21-23
    2.2.2 环形腔光纤激光器输出特性  23-31
  第三节多波长掺铒光纤激光器的基本理论  31-36
    2.3.1 多波长激光输出的稳定条件  31-34
    2.3.2 实现多波长激光输出的方法  34-36
  第四节本章小结  36-37
第三章多波长掺铒光纤激光器的实验研究  37-48
  第一节双折射光纤布喇格光栅的耦合模理论分析  38-40
  第二节基于保偏光纤布喇格光栅的双波长掺铒光纤激光器  40-44
    3.2.1 实验装置与原理  40-42
    3.2.2 实验结果与讨论  42-44
  第三节基于保偏光纤摩尔光栅的多波长掺铒光纤激光器  44-47
    3.3.1 实验装置与原理  44-46
    3.3.2 实验结果与讨论  46-47
  第四节本章小结  47-48
第四章掺铒光纤激光器输出特性的研究  48-59
  第一节输出耦合器耦合比对可调谐环形腔掺铒光纤激光器的影响  48-52
    4.1.1 实验装置与原理  49
    4.1.2 实验结果与讨论  49-52
  第二节基于双折射光纤环境的输出功率可控的掺铒光纤激光器  52-58
    4.2.1 实验装置与原理  53-55
    4.2.2 实验结果与讨论  55-58
  第三节本章小结  58-59
第五章包层泵浦 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光纤激光器与放大器的研究  59-72
  第一节 Er~(3+)/Yb~(3+)共掺原理  59-61
  第二节包层泵浦Er~(3+)/ Yb~(3+)共掺光纤激光器的研究  61-68
    5.2.1 理论分析  61-64
    5.2.2 实验研究  64-68
  第三节包层泵浦Er~(3+)/Yb~(3+)共掺光纤放大器的研究  68-71
    5.3.1 实验装置  68
    5.3.2 实验结果与分析  68-71
  第四节本章小结  71-72
第六章总结  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-81
在学期间发表的学术论文  81-82
攻读硕士学位期间参加的科研项目  82

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