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L波段掺铒光纤放大器增益控制技术研究

作　者: 金艳丽
导　师: 袁树忠
学　校: 南开大学
专　业: 光学
关键词: 掺铒光纤放大器 L波段增益控制光纤环镜啁啾光纤光栅双折射光纤环镜掺铒光纤激光器偏振特性应力温度
分类号: TN253
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 332次
引　用: 3次
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内容摘要

由于掺铒光纤放大器可直接对光信号放大,避免了传统光通信所用的“光-电-光”的放大模式,简化了系统,降低了成本,因此在光纤通信系统中具有广阔的应用前景。而在不断有信号上、下载的WDM系统中,掺铒光纤放大器的增益控制技术具有重要的意义。本论文的研究工作是在天津市科技发展计划项目(033800211):“智能型光纤放大器和光源的研究”的支持下完成的。我们结合国内、外对掺铒光纤放大器的研究进展,主要对掺铒光纤放大器的增益控制进行了实验研究,并对EDFA的性能进行优化,以设计出高增益及增益平坦的宽带EDFA为主要研究目标,本论文主要研究内容和创新点包括:1、提出利用光纤环镜作反射镜,用后向C波段ASE对EDFA的增益进行控制的串联结构的两级L波段EDFA,在L波段具有较高且平坦的增益。在1570nm～1600nm工作波长范围内,增益高于21dB,增益平坦度可达到0.77 dB,3dB带宽大于35nm,动态范围为-45dBm～-15dBm。并结合项目要求搭建样机一台,经专家测试,样机增益为23.68dB,噪声系数为7.47dB,增益平坦度为±0.8dB,输入信号功率变化范围达27dB以上。2、提出利用宽带啁啾光纤光栅作反射镜,对后向C波段ASE反射来控制增益的L波段EDFA。放大器在L波段的增益高于23dB,在1572nm～1604nm范围内,增益平坦度达到±0.92dB,3dB带宽大于36nm (1570nm～1606nm),信号饱和输入功率达到-15dBm以上。3、提出利用光纤环镜和环形器作反射镜,反射后向C波段ASE对单级双向泵浦的EDFA的增益进行控制的L波段EDFA。用光纤环镜做反射器时,在1585nm波长处,最高增益可达到20.28dB,信号饱和输入功率可达到-6.94dBm;用环形器做反射镜时,在1585nm信号波长处,增益达到17.68dB,信号饱和输入功率达-5.51dBm。4、提出利用宽带啁啾光纤光栅和双折射光纤环镜做腔镜的多波长光纤激光器。应用腔损耗原理,通过调整腔内偏振控制器改变不同波长光的损耗来改变输出激光波长,得到稳定的单波长输出和双波长输出,还可以获得多波长激光输出。5、提出用C波段宽带啁啾光纤光栅作腔镜实现L波段激光输出的掺铒光纤激光器,由于C波段光纤光栅在L波段也会有反射,所以选择合适的光纤长度,同样可产生L波段激光输出。且这种结构由于C波段ASE在腔内重复利用,可提高泵浦效率。

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-20
  1.1 光纤通信系统中放大技术  9-11
    1.1.1 光放大器类型  9-10
    1.1.2 光纤放大器  10-11
  1.2 掺铒光纤放大器及其增益控制技术发展  11-15
    1.2.1 掺铒光纤放大器  11-12
    1.2.2 掺铒光纤放大器的增益控制方法  12-15
  1.3 掺铒光纤放大器国内、外研究现状  15-18
    1.3.1 宽带和超宽带EDFA 的研究  15-17
    1.3.2 增益控制EDFA 的研究  17-18
  1.4 光纤激光器及其发展  18-19
  1.5 选题意义和主要研究工作  19-20
第二章掺铒光纤放大器及其增益控制技术的理论基础  20-34
  2.1 掺铒光纤放大器  20-27
    2.1.1 掺铒光纤放大器概述  20-22
    2.1.2 EDFA 的简单工作原理  22-23
    2.1.3 EDFA 的基本结构  23
    2.1.4 掺铒光纤放大器的理论基础  23-25
    2.1.5 EDFA 的评价  25-27
  2.2 掺铒光纤放大器的增益控制理论  27-33
    2.2.1 光自动增益控制的稳态理论  28-31
    2.2.2 光自动增益控制的瞬态理论  31-33
  2.3 小结  33-34
第三章 L 波段 EDFA 增益控制的实验研究  34-61
  3.1 基于光纤环境反射的增益控制L 波段EDFA  35-39
    3.1.1 实验结构与原理  35-36
    3.1.2 光纤环镜反射器的工作原理  36-37
    3.1.3 实验结果和讨论  37-39
  3.2 基于环形器反射镜的增益控制L 波段EDFA  39-42
    3.2.1 实验结构和原理  39-40
    3.2.2 实验结果和讨论  40-42
  3.3 基于光纤环镜的增益平坦的L 波段增益控制EDFA  42-48
    3.3.1 实验结构和原理  43
    3.3.2 实验结果和讨论  43-48
  3.4 光纤环镜对EDFA 输出的影响  48-50
  3.5 基于啁啾光纤光栅的增益控制L 波段EDFA  50-56
    3.5.1 实验结构和原理  50-52
    3.5.2 实验结果及分析  52-56
  3.6 增益控制EDFA 信号光与控制激光的相互作用  56-58
    3.6.1 实验结构和原理  56-57
    3.6.2 实验结果及其分析  57-58
  3.7 小结  58-61
第四章光纤激光器的理论与实验研究  61-79
  4.1 掺铒光纤激光器机理，国内外研究状况  61-64
    4.1.1 单波长光纤激光器  62
    4.1.2 多波长光纤激光器  62-64
  4.2 光纤激光器的理论研究  64-69
    4.2.1 环形腔光纤激光器的理论研究  65-68
    4.2.2 线形腔光纤激光器的理论研究  68-69
  4.3 宽带啁啾光纤光栅做腔镜的掺铒光纤激光器的实验研究  69-73
    4.3.1 实验结构和原理  70-71
    4.3.2 实验结果与分析  71-73
  4.4 用光子晶体光纤光栅作腔镜的掺铒光纤激光器  73-75
    4.4.1 实验结构和原理  73-74
    4.4.2 实验结果与分析  74-75
  4.5 用啁啾光纤光栅做腔镜的 L 波段掺铒光纤激光器  75-77
    4.5.1 实验结构和原理  75-76
    4.5.2 实验结果与分析  76-77
  4.6 小结  77-79
第五章相干光通信中单模光纤偏振特性的研究  79-87
  5.1 相干光通信简介  79
  5.2 光纤特性的研究  79-86
    5.2.1 侧向压力（径向应力）对单模光纤偏振特性的影响  80-82
    5.2.2 拉伸（轴向应力）对单模光纤偏振特性的影响  82-83
    5.2.3 温度对单模光纤偏振特性的影响  83-85
    5.2.4 单模光纤偏振特性的时间稳定性  85-86
  5.3 小结  86-87
第六章总结与展望  87-90
参考文献  90-100
致谢  100-101
个人简历及攻博期间发表的学术论文与科研成果  101-102

L波段掺铒光纤放大器增益控制技术研究

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