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基于SOA主动锁模光纤激光器的特性研究

作　者: 江光裕
导　师: 吴正茂
学　校: 西南大学
专　业: 光学
关键词: 半导体光放大器锁模激光器剩余反射率非线性偏振旋转
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

高重复频率，波长可调谐的超短光脉冲源是光波分复用／时分复用(WDM／OTDM)高速率光纤通信系统、全光处理、全光网络中的重要组成部分。半导体光放大器(SOA)具有体积小、增益谱宽、非线性系数高、功耗低和易于集成等优点在锁模光纤激光器中起到重要的作用。近年来，基于SOA的主动锁模激光器由于能够产生高重复频率的近变换极限超短光脉冲，而倍受人们的广泛关注。但人们对其工作特性进行了理论研究，大多数都忽略SOA的端面剩余反射率及非线性偏振旋转效应。而在实际应用中，虽然人们采用各种方法减少或降低其端面剩余反射率及非线性偏振旋转效应，但是总存在剩余反射率和非线性偏振旋转效应。因此，有必要对SOA的端面剩余反射率及非线性偏振旋转效应进行研究。 SOA对光脉冲的影响可通过含有增益压缩及增益非对称分布的速率方程描述，光纤对脉冲的影响可通过薛定谔方程描述，基于自再现理论，通过数值求解可得到稳定时的锁模脉冲波形，从而可对其输出脉冲的峰值功率以及脉冲宽度等进行研究。基于此，本文建立了基于SOA的谐波锁模光纤环行激光器的理论模型。利用该模型，研究了SOA的端面剩余反射率对输出脉冲的波形、峰值功率及其脉冲宽度的影响。数值模拟结果表明：SOA的端面剩余反射率对锁模脉冲影响较大；随着端面剩余反射率的增大，峰值功率逐渐增加，脉冲宽度逐渐变宽。另外，本文建立了基于SOA非线性偏振旋转效应的谐波锁模光纤环行激光器理论模型，研究了在不同SOA注入电流情况下，SOA非线性偏振旋转效应对谐波锁模光纤环行激光器输出脉冲的波形、峰值功率、脉冲宽度的影响。研究结果表明：随着SOA注入电流增加，脉冲光场分量TE、TM模经过不同的增益变化，脉冲峰值功率增加，脉冲宽度变宽，而输出脉冲前沿变得陡峭，后沿变得平缓，且理论模拟与已有的实验结果相吻合。该论文的研究结果对高重复频率、高峰值功率的超短脉冲的获取以及基于SOA主动锁模光纤激光器的设计具有一定的指导意义。

全文目录

第一章绪论  9-18
  §1.1 光纤通信技术的发展趋势  9-13
    §1.1.1 向超高速系统的发展  9-10
    §1.1.2 向超大容量复用系统的发展  10-11
    §1.1.3 向全光网方向的发展  11-12
    §1.1.4 解决全光网瓶颈的手段——光接入网  12
    §1.1.5 下一代全光网络发展趋势  12-13
  §1.2 锁模光纤激光器在光通信系统中的重要影响  13-15
  §1.3 本论文的主要工作及意义  15
  参考文献  15-18
第二章主动锁模光纤激光器的工作原理  18-38
  §2.1 锁模光纤激光器的进展  18
  §2.2 锁模原理  18-23
    §2.2.1 锁模的物理机制  18-22
    §2.2.2 主动锁模的建立过程  22-23
  §2.3 实现锁模的方法  23-31
    §2.3.1 主动锁模  24-26
    §2.3.2 被动锁模  26-28
    §2.3.3 对撞脉冲锁模  28-29
    §2.3.4 自锁模  29-30
    §2.3.5 同步泵浦锁模  30-31
  §2.4 谐波锁模光纤激光器  31-33
    §2.4.1 基于EDFA的谐波锁模光纤激光器  31-32
    §2.4.2 基于SOA的谐波锁模光纤激光器  32-33
  参考文献  33-38
第三章 SOA反射率对谐波锁模光纤激光器的影响  38-44
  §3.1 引言  38
  §3.2 理论模型  38-40
  §3.3 结果与讨论  40-42
    §3.3.1 端面剩余反射率对输出脉冲波形的影响  40-41
    §3.3.2 端面剩余反射率对脉冲输出功率、脉冲宽度的影响  41-42
  §3.4 本章结论  42
  参考文献  42-44
第四章基于SOA非线性偏振旋转效应的谐波锁模光纤环行激光器  44-51
  §4.1 引言  44
  §4.2 理论模型  44-45
  §4.3 理论分析  45-47
  §4.3 结果与讨论  47-49
  §4.4 本章结论  49
  参考文献  49-51
第五章总结与展望  51-52
在读期间发表和录用论文  52-53
致谢  53

基于SOA主动锁模光纤激光器的特性研究

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