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高浓度掺铒光纤特性研究

作　者: 石丰琦
导　师: 延凤平；傅永军
学　校: 北京交通大学
专　业: 光通信与移动通信
关键词: 光纤通信掺铒光纤荧光寿命荧光强度吸收系数发射系数
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 157次
引　用: 4次
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内容摘要

掺铒光纤放大器、激光器是光纤通信中极其重要的器件。目前既能抑制铒离子浓度猝灭,又能极大提高铒离子浓度的多种元素共掺的高浓度掺铒光纤成为了研究的热点。由于磷酸盐、碲酸盐玻璃等与目前光纤通信系统中的石英基光纤熔接困难,本论文主要对掺杂石英基光纤的性能进行了测试与分析。主要工作成果有:1、设计了荧光寿命测试系统,分析了初始阶段的高浓度掺铒光纤的荧光寿命测试系统的弊端所在,使用修正后的高浓度掺铒光纤荧光寿命测试系统,对几种光纤荧光寿命随铒离子浓度变化进行了测试、仿真、比较、分析并得出结论:在铒离子浓度进一步提高的情况下,铋镓铒铝共掺光纤H477的荧光寿命比其他共掺的掺铒光纤的荧光寿命长,效果更好。2、利用温控箱控制高浓度掺铒光纤的温度,使用修正后的高浓度掺铒光纤的荧光寿命测试系统,对同一光纤在零下20度到160度期间的荧光寿命进行了测试、仿真、分析。但由于误差存在的原因,实验结果并不理想。3、搭建了掺铒光纤荧光强度随温度变化的实验测试系统,利用温控箱改变掺铒光纤的温度,对同一光纤在零下30度到150度期间的荧光强度进行了测试、分析并得出掺铒光纤的荧光强度比随温度变化的规律:荧光强度比随温度是单调变化,因此可以用作温度传感领域。4、利用谱损耗分析仪,采用截断法,精确测试出各种光纤的吸收系数,由所得吸收系数并根据McCumber理论求出其发射系数,利用发射系数,分析不同光纤的FWHM(半高全宽),分析了不同的光纤基质材料对于掺铒光纤增益谱的影响。5、成功的搭建了掺铒光纤发射系数的测试系统,利用实验测试得到铝共掺、镁共掺、铅共掺、镓共掺、锂共掺的掺铒光纤的发射系数;并利用实验测试得到的发射系数,与根据吸收系数和McCumber理论得到的发射系数进行比较,分析掺铒光纤的浓度猝灭程度,并进行比较分析这几种不同的光纤,得出铋镓铝共掺的高浓度掺铒光纤比其他离子共掺的高浓度掺铒光纤的猝灭程度低。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-17
  1.1 引言  11
  1.2 研究高浓度掺铒光纤的意义  11-13
  1.3 EDFA的优缺点  13
  1.4 EDFA在实际中的应用  13-16
    1.4.1 EDFA用作前置放大器  14
    1.4.2 EDFA用作功率放大器  14-15
    1.4.3 EDFA用作线路放大器  15
    1.4.4 EDFA在本地网络中的应用  15-16
  1.5 本论文所做的主要工作  16-17
2 荧光寿命的相关理论  17-26
  2.1 引言  17
  2.2 铒离子的特性与其光谱  17-19
  2.3 纯石英基光纤中铒离子的浓度猝灭过程  19-20
  2.4 荧光寿命的测量  20-24
    2.4.1 荧光发射  20-22
    2.4.2 荧光物质的激发光谱与发射光谱  22
    2.4.3 荧光寿命  22-23
    2.4.4 荧光寿命随浓度变化的理论基础  23-24
    2.4.5 荧光寿命随温度变化  24
    2.4.6 荧光强度比随着温度变化  24
  2.5 McCumber理论  24-25
  2.6 小结  25-26
3 高浓度掺铒光纤荧光寿命和荧光强度比的实验研究  26-42
  3.1 引言  26
  3.2 荧光寿命随浓度的变化  26-35
    3.2.1 初期不完善结构图  26-27
    3.2.2 测试结果与分析  27-29
    3.2.3 后期完善的结构图  29-30
    3.2.4 几种不同浓度光纤的测试与分析  30-35
  3.3 荧光寿命和荧光强度比随温度变化  35-41
    3.3.1 荧光寿命随温度变化的理论分析  36
    3.3.2 荧光寿命实验结构图与测试结果分析  36-37
    3.3.3 荧光强度比随着温度变化的理论分析  37-38
    3.3.4 铒离子的荧光强度比随温度变化的实验研究  38-41
  3.4 小结  41-42
4 掺铒光纤荧光谱半高全宽和浓度猝灭程度的分析  42-60
  4.1 引言  42
  4.2 理论求发射系数与荧光谱的半高全宽  42-49
    4.2.1 McCumber理论求发射系数  42-43
    4.2.2 荧光谱的半高全宽  43
    4.2.3 几种光纤由理论求发射系数并归一化求半高全宽  43-49
  4.3 发射系数的实验测量  49-52
    4.3.1 实验测试发射系数的理论  49-50
    4.3.2 发射系数测试的实验原理图  50
    4.3.3 发射系数测试的实验结果  50-52
  4.4 掺铒光纤的发射系数和浓度猝灭程度  52-58
  4.5 小结  58-60
5 结论  60-62
参考文献  62-64
作者简历  64-66
学位论文数据集  66

高浓度掺铒光纤特性研究

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