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双波长环形腔掺铒光纤激光器的研究

作　者: 耿雪萍
导　师: 罗斌
学　校: 西南交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 掺铒光纤激光器环形腔双波长光纤布拉格光栅
分类号: TN248.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 303次
引　用: 2次
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内容摘要

多波长激光器可以同时为多个信道提供所需光源,使发射端的设计更为紧凑、经济,因而在密集波分复用系统、激光测距、光谱分析和光纤传感等领域有极大的应用价值。近年来,多波长光纤激光器成为激光器研究的热点之一。本文结合E_r³⁺离子的吸收及发射特性,建立了考虑自发辐射的双波长环形腔掺铒光纤激光器稳态速率方程模型,并数值模拟了泵浦光功率、上能级粒子数密度、阈值泵浦功率、可变衰减器衰减量对双波长环形腔掺铒光纤激光器输出特性的影响,得到了一些有用的结论。分析结果表明:以光纤布拉格光栅作为选模元件,其峰值波长和峰值反射率决定了激光器输出端的激射输出。由于两个光纤光栅所构成的环路损耗不一致,因此只有通过调整插在它们之间的可变衰减器的衰减量,来平衡谐振腔内两信号光的增益和损耗,才能够在激光器输出端得到稳定的单波长或者双波长激光输出。所得出的结论为设计多波长掺铒光纤激光器提供了理论依据。针对双波长环形腔掺铒光纤激光器的结构模型,本文在Optisystem光通信仿真设计软件平台上搭建了双波长环形腔掺铒光纤激光器的仿真模块模型。通过在仿真软件的仿真环境中选取仿真模型所用器件,并根据所选用器件的特性和仿真环境要求对器件进行参数设置,仿真结果通过仿真软件中光谱分析仪（OSA）模块观察得到。仿真结果表明:光衰减器模块是控制整个环形腔掺铒光纤激光器输出的关键器件。通过调节光衰减器的衰减量,使得环形腔内两信号光相互抑制、相互均衡,实现稳定单波长、双波长输出。仿真结果充分验证了理论模型的分析过程和数值模拟结果。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-15
  1.1 光纤激光器的的发展历史及特点  10-11
  1.2 多波长光纤激光器的国内外发展现状  11-12
  1.3 多波长环形腔掺铒光纤激光器的研究意义  12-14
  1.4 本论文的研究内容  14-15
第2章多波长掺铒光纤激光器的基本原理  15-29
  2.1 激光器基本原理  15-18
    2.1.1 产生激光的基本条件  15-16
    2.1.2 激光器的基本构成  16-18
  2.2 掺铒光纤中铒离子的能级结构及光谱特性  18-20
  2.3 光纤光栅的选频原理分析  20-22
  2.4 双波长环形腔掺铒光纤激光器的理论模型建立  22-28
    2.4.1 速率方程  24-27
    2.4.2 理论模型的分析与讨论  27-28
  2.5 小结  28-29
第3章双波长环形腔掺铒光纤激光器的研究  29-45
  3.1 双波长环形腔掺铒光纤激光器输出特性的分析  29-35
    3.1.1 分析与讨论  29-32
    3.1.2 激光器输出单波长  32-34
    3.1.3 激光器输出双波长  34-35
  3.2 数值模拟及讨论  35-44
    3.2.1 泵浦光功率随掺铒光纤长度的变化  36-37
    3.2.2 上能级粒子数密度随掺铒光纤长度的变化  37-38
    3.2.3 光纤激光器的阈值泵浦功率  38
    3.2.4 谐振腔内两信号光功率随掺铒光纤长度的变化  38-43
    3.2.5 可变衰减器衰减量与激光器输出功率的关系  43-44
  3.3 小结  44-45
第4章基于Optisystem的DW-EDRFL仿真研究  45-57
  4.1 Optisystem光通信仿真软件  45-46
    4.1.1 仿真软件的应用范围  45
    4.1.2 仿真软件的主要器件库及特点  45-46
  4.2 仿真模型搭建  46-47
  4.3 双波长环形腔掺铒光纤激光器的仿真研究  47-55
    4.3.1 激光器输出特性的仿真结果  48-55
    4.3.2 衰减量与输出功率的关系  55
  4.4 小结  55-57
结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
攻读硕士学位期间发表的论文  63

双波长环形腔掺铒光纤激光器的研究

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