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基于半导体光放大器的多波长光纤激光器的研究

作　者: 王永福
导　师: 王肇颖
学　校: 天津大学
专　业: 物理电子学
关键词: 多波长光纤激光器半导体光放大器增益饱和效应高双折射光纤环形镜密集波分复用
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 65次
引　用: 2次
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内容摘要

多波长光源是密集波分复用传输系统的核心技术之一。本论文主要围绕多波长光纤激光器进行了以下几个方面的研究:一、基于半导体光放大器(SOA)的多波长光纤激光器的理论研究1)用数值计算的方法对SOA的静态增益饱和特性进行了深入的研究,首先分析了SOA的注入电流、入射光功率、以及有源区长度对其载流子浓度和增益的影响;然后讨论了双光束同向和相向入射时SOA载流子浓度和其中一光束增益变化的情况;最后分析了在两只SOA级联情况下,注入电流、以及不同3dB增益带宽的SOA级联顺序对总增益的影响。2)给基于SOA的光纤环形腔激光器(SFRL)建立理论模型,并对其具有短期稳定性这一特点进行分析。二、基于SOA的多波长光纤激光器的实验研究1)分别对三只不同内部参数的SOA构建多波长光纤激光器并进行实验,对实验结果进行了对比。讨论了SOA的注入电流、增益峰值波长、3dB增益带宽、激光腔内损耗及其他内部参数对多波长光纤激光器输出结果的影响。得到了基本符合ITU-T标准间隔100 GHz的18个波长输出,各信道输出功率不平坦度<?3dB,多波长中心位于1554.293nm附近,输出的多波长基本上都在C带,各波长线宽约为0.102nm,信噪比(SNR)大于15dB。通过调节激光腔内的偏振控制器,实现了这组波长在50GHz范围内的整体连续可调谐。2)把三个不同参数的SOA两两结合进行级联,分为六种情况,构建相应的多波长光纤激光器并进行实验,对实验结果进行了对比。分析了两只SOA的注入电流、峰值增益波长、3dB增益带宽、以及级联的顺序对多波长光纤激光器输出结果的影响。并且和基于单只SOA的多波长光纤激光器输出结果进行了对比分析。成功得到了两组多波长输出,其中一组为基本符合ITU-T标准间隔100 GHz的26个波长输出,各信道输出功率不平坦度<?3dB,多波长中心位于1566.599nm,输出多波长位于C+L带,各波长线宽约为0.102nm,信噪比大于25dB;另一组为基本符合ITU-T标准间隔100 GHz的25个波长输出,各信道输出功率不平坦度<±3dB,多波长中心位于1575.468nm,输出多波长位于L带,各波长线宽约为0.102nm,信噪比大于20dB。3)构建了基于三只SOA级联结构的多波长光纤激光器。对三只SOA不同级联顺序下相应的多波长光纤激光器的输出结果进行了对比分析。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 光纤通信系统的发展概述  8-12
    1.1.1 光纤通信的发展历史  8-9
    1.1.2 光波分复用技术  9-10
    1.1.3 超高速、超大容量和超长距离光纤通信系统发展状况  10-12
  1.2 多波长光纤激光器的研究进展  12-16
    1.2.1 基于半导体激光器阵列的多波长光源  12-13
    1.2.2 基于谱切片技术的多波长光源  13
    1.2.3 多波长掺铒光纤激光器  13-15
    1.2.4 基于半导体光放大器的多波长激光器  15-16
  1.3 本论文的主要工作  16-18
第二章基于SOA的多波长光纤激光器的理论研究  18-41
  2.1 SOA的经典数学模型  18-20
  2.2 SOA静态增益饱和效应的数值模拟  20-34
    2.2.1 单光束入P射SOA的情况  21-27
    2.2.2 双光束入射SOA的情况  27-31
    2.2.3 两只SOA级联结构的增益饱和效应  31-34
  2.3 基于SOA的光纤环形腔激光器的理论模型和特点  34-39
    2.3.1 基于SOA的光纤环形腔激光器的理论模型  34-36
    2.3.2 基于SOA的光纤环形腔激光器的特点  36-39
  2.4 小结  39-41
第三章基于SOA的多波长光纤激光器的实验研究  41-62
  3.1 不同SOA自发辐射谱的比较  41-45
  3.2 基于单只SOA的多波长光纤激光器的实验研究  45-53
    3.2.1 高双折射光纤环形镜的滤波原理  46-47
    3.2.2 基于单只SOA的多波长光纤激光器  47-51
    3.2.3 由不同内部参数SOA构成的多波长光纤激光器的分析比较  51-53
  3.3 基于两只SOA级联结构的多波长光纤激光器的实验研究  53-58
    3.3.1 两只SOA的注入电流对多波长光纤激光器的影响  54-56
    3.3.2 对不同SOA级联顺序的多波长光纤激光器的分析比较  56-58
  3.4 基于三只SOA级联结构的多波长光纤激光器的实验研究  58-60
  3.5 小结  60-62
第四章总结与展望  62-64
参考文献  64-70
发表论文  70-71
致谢  71

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