王衍勇[1]2004年在《宽带掺铒光纤放大器关键技术研究》文中认为作为WDM系统的核心器件,掺铒光纤放大器(EDFA)的性能优劣直接影响了系统的传输带宽和距离。本论文围绕掺铒光纤放大器的关键技术所取得的主要研究成果如下:一、C波段和L波段EDFA的理论分析和优化设计及其实验基于铒离子能级速率方程和光传输方程,对掺铒光纤放大器的稳态放大特性进行了详细地理论分析。针对不同功能的C波段和L波段放大器,分别编写了相应的优化设计程序。根据数值模拟结果,分别完成了具有良好增益平坦度的C波段高增益(>31.5dB)、低噪声(<4.76dB)预放级放大器和L波段高增益(>38.84dB)、低噪声(<5.29dB)预放级放大器实验。二、C+L波段宽带EDFA的实现1.采用并联结构EDFA组合方案,实现了C+L波段的宽带放大,获得30dB以上57nm的3dB增益带宽。其中C波段25nm(1530nm～1555nm),L波段32nm(1570nm～1602nm)。2.国内首次进行了基于新型铋基掺铒光纤的宽带放大器和宽带荧光光源实验研究。在不同功率的信号输入情况下,该铋基掺铒光纤放大器都实现了1540nm～1610nm范围内的宽带放大。在基于此铋基掺铒光纤的超荧光光源实验中,我们利用双向泵浦、双通放大结构,得到了谱宽88nm、功率14.3dBm的宽带超荧光输出。叁、EDFA增益平坦技术的理论研究和实现基于光纤环形镜的滤波原理分析,提出利用级联结构光纤环形镜实现EDFA增益平坦滤波的方案,并进行了相关实验研究。实验结果显示,使用级联FLM取得了明显的平坦效果,其1535nm～1557nm波长范围内的增益不平坦度由±5dB减小到±1dB。四、EDFA动态增益箝制技术的理论研究与实验1.使用数值模拟的方法对全光增益箝制EDFA的稳态特性和瞬态特性进行了全面地理论分析。研究了瞬态过程中系统参量(泵浦功率、环路损耗、上下载速度、上下载信道功率、箝制激光振荡波长等)对剩余信道驰豫振荡特性的影响。2.首次提出了使用光纤环形镜实现双波长增益箝制的方案,并得以成功的实现。实验结果显示:放大器处于增益箝制状态时,其输出增益波动最小可达0.1dB。
王衍勇, 李世忱, 隋展, 李明中, 丁磊[2]2004年在《宽带与超宽带光纤放大器研究进展及展望》文中提出对目前实现1.55μm窗口宽带/超宽带放大的各种方案进行综述和分析,讨论了各类光纤放大器应用中涉及的关键问题并指出各自的优缺点,提出了对宽带、超宽带光纤放大器发展趋势的理解。
胡智勇[3]2004年在《宽带光纤放大器技术与光通信光源技术》文中研究指明光纤放大器技术和光源技术是 DWDM 传输系统的核心技术。本论文主要围绕宽带光纤放大器技术、多波长光源技术和可调谐光源技术取得如下研究成果:一、宽带 EDFA 的理论分析与实验研究1. 使用模拟软件 OptiAmplifier 4.0 对 L 波段 EDFA 的本征增益平坦特性及级联结构的作用机理进行了详细的分析与优化设计,并给出了特定条件下的本征增益平坦的近似计算公式,实验获得的结果与数值模拟符合很好。2. 使用并联结构进行了 C+L 宽带 EDFA 的实验研究,小信号增益大于 20 dB,可用带宽约 70 nm(1530~1561 nm,1567~1607 nm)。二、宽带 FRA 与宽带 EDFA/FRA 混合放大器的数值模拟1. 数值模拟了 7 个波长泵浦的宽带增益平坦 FRA,通过合理配置泵浦波长和泵浦功率,可实现 80 nm(1530~1610 nm)范围内±0.5 dB 的平坦增益。2. 数值模拟了分立式 EDFA/FRA 混合放大器,结合增益均衡滤波器,对设定的多波长信号得到了 75 nm (1530~1605 nm)范围内约 22.7 dB 的平坦增益。叁、多波长半导体光放大器-光纤环形腔激光器(SFRL)实验研究1. 报道了一种基于 SOA 的结构简单的新型双波长 SFRL,其中以两个中心波长不同的 FBG 作为选频滤波器,在室温下实现了稳定的双波长输出。2. 以 F-P 腔做为梳状滤波器的多波长 SFRL,在室温条件下得到了具有高信噪比、窄线宽、高稳定度的 7 个波长输出,峰值功率相对起伏小于 4%3. 利用高双折射光纤环形镜(Hi-Bi FLM)的梳状滤波特性的多波长 SFRL,在室温下获得了基本符合 ITU 标准 100 GHz 的 15 个波长以上的输出,线宽 0.1 nm,各信道峰值功率相对起伏小于 12%四、可调谐光纤激光器的研究1. 宽可调谐 SOA 基高双折射环形腔激光器:在 SFRL 的腔内串接一段高双折射光纤,通过调节腔内偏振控制器和偏振片,获得了 1555~1604 nm 范围的可调谐激光输出。我们获得的 L 波段可调谐,以及 49 nm 的宽可调谐范围,在国内外均属首次。2. 离散可调谐掺铒光纤环形腔激光器:使用高双折射光纤环形镜和一个选择信道的可调谐薄膜滤波器,获得了 C 波段 41 个离散波长的可调谐输出,各信道波长输出的功率起伏几乎为零。
厉鹏, 刘俭辉[4]2008年在《宽带、超宽带光纤放大器研究进展》文中研究指明目前,实现宽带、超宽带光纤放大器的技术主要有四种:宽带掺铒光纤放大(EDFA)技术、宽带拉曼放大技术、宽带混合放大技术和光纤参量放大技术。综述了宽带和超宽带光纤放大器的研究现状,并分别分析了其特点及发展趋势。
包焕民[5]2004年在《掺铒光纤放大器实验研究及其驱动源研制》文中提出掺铒光纤放大器(EDFA)是当今密集波分复用(DWDM)系统的核心器件,其性能的优劣直接关系到整个系统性能的优劣。本文围绕EDFA的若干关键技术及其驱动源进行以下几方面的研究:一、EDFA驱动源的研制采用模拟电路研制出两台的980nm LD的驱动源; 并在此基础上完成了EDFA驱动源的数字化过程,简化电路设计,增强电路控制功能,优化显示界面,制成一台980nm LD驱动源和一台1480nm LD驱动源。经测试与使用证明性能良好,符合驱动源的设计要求。二、宽带EDFA实验研究在C波段和L波段EDFA的实验研究基础上,采用并联结构组合方案,实现了C+L波段的宽带放大,并通过使用级联光纤环形镜(FLM)滤波得到了C+L波段的平坦增益输出。此宽带放大器30dB以上的3dB增益带宽到达了57nm,其中C波段25nm(1530nm～1555nm),L波段32nm(1570nm～1602nm)。叁、EDFA自动增益箝制(OAGC)实验研究使用环形腔方案,进行了单波长和双波长OAGC实验。首次使用FLM实现双波长增益箝制方案,结果显示:放大器处于增益箝制状态时,其输出增益波动最小可达0.1dB。此外还进行了低噪声两级级联结构增益箝制放大器实验,在输入信号功率<-15dBm的条件下,得到的噪声指数优于8.15dB。四、新型铋基铒纤相关实验研究国内首次进行了基于新型铋基掺铒光纤的宽带放大器及其宽带超荧光光源的实验研究。在输入不同功率信号的情况下,此铋基铒纤放大器所实现的10dB以上增益范围达到70nm(1540nm～1610nm); 在铋基掺铒光纤的宽带超荧光光源实验中,我们利用双向泵浦、双通放大结构,得到了谱宽88nm、功率14.3dBm的宽带超荧光输出。
王玺[6]2008年在《铋掺杂硼酸盐和硅酸盐玻璃的红外宽带发光和光放大》文中研究指明随着计算机和国际互联网络的发展,全球信息化的进程一日千里,整个世界已经进入信息时代。信息化进程的加快要求不断提高光通讯网络的数据传输容量,而光纤放大器的增益带宽直接决定着信道的数目,增益带宽愈大,信道数目就愈多,信息传输的容量和速度也就越快。传统的光纤放大器主要由稀土离子(Er~(3+),Tm~(3+)或Pr~(3+))掺杂的发光材料作为增益介质,由于这些发光材料位于近红外波段(1.2～1.6μm)的发光主要基于稀土离子的4f壳层电子间的禁戒跃迁,所以这些稀土离子激活的光纤放大器的工作带宽很难突破100nm,严重的限制了波分复用系统的进一步发展。虽然拉曼光纤放大器能够有效地克服稀土离子掺杂的光纤放大器所固有的缺点,实现宽带放大,但是这种类型的放大器要实现光放大需要具有多个不同的波长的泵浦源,需要泵浦源具有很高的泵浦功率,需要较为复杂的设计结构,因此很少单独使用此类光放大器来实现通讯信号的放大。在现有的通信系统中,即使将所有的稀土离子掺杂的光纤放大器联合使用,也不能实现石英光纤整个通讯窗口的同时放大。如果用一个超宽带光纤放大器能够实现位于1.2～1.6μm波段的光信号的同时放大,这无疑将会给未来的数据传输系统带来一场新的革命。而要研制这种新型的超宽带光放大器件,就应该首先开发位于1.2～1.6μm波段的宽带发光材料。铋掺杂玻璃在特定波长激发下会产生覆盖1000～1700nm波长范围的超宽带红外发光,有着200nm以上的半高宽和数百微秒的荧光寿命,因此这种材料很有希望实现超宽带光放大,并成为新一代的光纤放大器的核心。在本论文中,我们主要制备了铋掺杂的硼酸盐和硼硅酸盐玻璃,并对其发光机理进行了初步研究。这类铋离子激活的发光材料室温下在808nm激光器的泵浦下能够产生位于1300nm的宽带和长寿命的荧光,并且能够实现光放大。我们获得的主要成果如下:1、在800nm激光激发下,CaO-B_2O_3玻璃系统观察到了位于1300nm处的红外宽带发光,有180nm的半高宽和80μs的寿命。而空气气氛中烧制的SrO-B_2O_3和BaO-B_2O_3玻璃样品难以观察到红外发光,但是在还原气氛下制备的相应组成的玻璃均出现宽带红外发光。这说明低价Bi离子是产生红外发光的原因。我们经过分析认为Bi~+分布于玻璃网络结构中,产生了红外宽带发光。2、铋掺杂的硼硅酸盐玻璃在468nm激发下,随着玻璃硼含量的增加,我们观察到了位于630nm处的二价铋离子的发光,这表明随着组成的变化玻璃中低价铋离子的数目在增加,同时我们也发现了780nm的发光和位于1300nm处的红外发光,这两处发光随玻璃组成变化先增强后减弱。3、利用808nm LD去激发硼硅酸盐玻璃发现了位于1300nm的红外发光,并且我们也发现了随着玻璃组成中硼含量的增加,红外发光先增强后减弱。对比780nm的发光的变化也有同样规律,我们认为1300nm处的红外发光以及780nm处的发光应该是来源于相同的发光中心,即Bi~+。并且硼在玻璃中的配位结构对Bi的红外发光有重要的影响。4、通过优化硼硅酸盐玻璃组成,我们通过光放大实验观察到了红外光信号的放大,这表明硼硅酸盐玻璃是一种很有希望的光放大材料。
薛飞[7]2004年在《光纤喇曼放大器及其在高速光纤通信系统中的应用研究》文中指出光纤通信系统正向高速率、宽带、大容量、长距离的方向发展。密集波分复用技术作为目前干线光纤通信应用得最广泛的技术,也得到了长足的发展。信道速率的提高直接导致了入纤功率的增加,同时大容量传输要求在现有的通信窗口中进一步减小信道间隔,使得以前通常被忽略的非线性效应凸现出来。这就要求未来的光纤放大器不仅要有平坦的增益,而且要有宽带宽和任意波段可放大的特性,同时在放大方式上应该采用分布式放大。目前,光纤喇曼放大器是唯一能满足上述要求的光放大器,因此得到了越来越多的重视,吸引了越来越多的人从事这方面的研究工作。本文主要从光纤喇曼放大器的理论出发,在VPITransmissionmaker仿真平台上对宽带光纤喇曼放大器及其与掺铒光纤放大器组成的混合光纤放大器的设计、特性以及对高速光纤通信系统的性能影响进行了仿真研究。第二章首先介绍了光纤喇曼放大器的原理,在此基础上搭建了光纤喇曼放大器理论模型,建立了功率分析和模场分析模型,并对以后仿真中将要用到的喇曼增益谱曲线,光纤损耗曲线以及色散曲线进行了拟合,最后介绍了一些光子设计自动化仿真软件和本文主要使用的仿真工具——VPITransmissionmaker。在第叁章中研究了两类光纤喇曼放大器对单信道高速光纤通信系统性能的影响,并对各自系统进行了优化设计。第四章的研究内容为宽带光纤喇曼放大器的设计及其在波分复用高速光纤通信系统中的应用。首先对一种快速宽带光纤喇曼放大器的设计方法进行了介绍,通过该方法可以快速设计出任一波段的增益可控制的宽带光纤喇曼放大器,接下来对宽带光纤喇曼放大器特性进行了仿真研究,得到了泵浦光与信号光,信号光与信号光,泵浦光与泵浦光之间相互作用的一些有用的结论,并对宽带光纤喇曼放大器的噪声特性进行了研究;最后在VPITransmissionmaker仿真试验平台上,对基于宽带光纤喇曼放大器的波分复用高速光纤通信系统进行了较详细地研究,得到了色散补偿光纤的配置、光纤喇曼放大器的色散系数、色散斜率、有效模场面积、非线性系数、后向瑞利散射系数、入纤功率、Bessel滤波器带宽以及光纤喇曼放大器长度对系统误码率的影响关系,同时对严重影响长距离光纤传输系统性能的后向瑞利散射噪声对光信噪比及误码率的影响也作了较详细地研究。第五章对宽带混合光纤放大器及其在波分复用高速光纤通信系统中的应用进行了研究。首先介绍了一种混合光纤放大器的设计方法,接下来设计了一个宽带混合光纤放大器,并对该宽带混合光纤放大器增益特性和噪声特性进行了仿真<WP=8>研究。最后我们提出了一种用光滤波器抑制噪声的有效方法,并将该方法应用于波分复用高速光纤通信系统中,在VPITransmissionmaker仿真试验平台上,对入纤功率、光纤喇曼放大器的色散系数、色散斜率、有效模场面积、非线性系数、Bessel滤波器带宽、光纤喇曼放大器长度以及非归零码中1码出现的概率对系统误码率的影响进行了仿真研究。本文结合理论分析和数字仿真,对光纤喇曼放大器和混合光纤放大器的设计、特性及其对高速光纤通信系统的性能影响进行了研究,所获得的结果对基于光纤喇曼放大器和混合光纤放大器的大容量、宽带、长距离波分复用系统的设计具有参考意义。
于岭[8]2004年在《超宽带EDFA及增益控制的研究》文中研究指明波分复用(WDM),尤其是密集波分复用(DWDM)技术使得通信带宽大大增加,成为目前开发和应用的热点。它的发展也对光纤放大器提出了更高的要求,譬如要求光纤放大器具有更大的带宽,具有自动增益控制、功率控制等功能。基于上述情况,并结合天津市科委基金重点项目——超宽带光纤放大器、智能光纤放大器和光源的研究等课题,论文主要围绕放大器的宽带化和增益控制两方面进行了一些理论和实验研究。主要工作如下:1.综合评述了DWDM系统中EDFA增益控制技术的发展趋势,包括增益平坦和增益锁定两方面内容,并对典型的实施方案进行了比较和分析,提出了几种实验方案。2.利用双折射光纤环镜设计并制作了一个结构简单的可调谐光纤衰减器,具有灵敏度高,偏振无关,低插入损耗和低成本等特性。实验证明它可以很方便的控制光功率。3.提出了一种由布拉格光纤光栅和高双折射光纤环镜共同构成波长选择器件的掺铒光纤激光器。获得了一系列波长间隔约为0.8nm,边模抑制比大于54dB的激光输出。实验中还通过调节偏振控制器改变环镜对不同波长的反射率,从而使得输出激光的功率在超过13.5dB的动态范围内得到了控制。4.提出了一种结构新颖的L-波段环形腔掺铒光纤激光器,有效的提升了L-波段铒光纤激光器的性能。这种利用光环形器将后向的ASE再引入铒光纤的前端,重复利用ASE的方法对超宽带连接中提高L-波段掺铒光纤放大器的增益也有借鉴价值。5.提出了一种高效、超宽带、平坦的超荧光光源结构。实验结果得到了覆盖C+L-波段的超荧光光源,在1527.2 -1603.2nm波长范围内,自发辐射谱功率高于-25.0dBm,自发辐射谱的不平坦度为±1.4dB。6.利用高双折射光纤环镜,设计了一种新颖的L-波段掺铒光纤放大器,可有效的改善L-波段的噪声状况,最多降低近6dB。7.分别优化C和L两个波段掺饵光纤放大器,利用并联方式实现了C+L-波段超宽带光纤放大器。研制出了一台结构简单,高增益低噪声,增益平坦的超宽带掺
孟超[9]2007年在《宽带光纤拉曼放大器泵浦配置的研究》文中指出当前密集波分复用技术(DWDM)已成为提高光纤通信系统传输容量最有效的技术，掺铒光纤放大器(EDFA)由于其增益带宽等方面限制已难以满足DWDM需要，而以传输光纤为增益介质的光纤拉曼放大器(FRA)由于具有可实现超宽带放大、增益波段由泵浦波长决定、能够进行分布式放大、噪声性能好等优点得到广泛关注，日益成为研究热点。由于单波长泵浦FRA的增益曲线很不平坦，为获得更宽和更平坦的增益谱，一般采用多波长泵浦，并且需要优化设计FRA的泵浦配置。本文对宽带光纤拉曼放大器的泵浦配置做了研究。首先，基于经典的Runge-Kutta算法反复迭代求解FRA的功率耦合方程，求解过程中综合考虑了信号衰减、信号光、泵浦光以及各种噪声之间的各种相互作用，相比于其它求解方法，该方法求解精度更高，并且取得了较快的收敛速度。其次，应用粒子群优化算法(PSO)优化反向多波长泵浦FRA的泵浦波长和泵浦功率，在改进优化算法的基础上，仅仅应用6个泵浦波，得到的增益带宽达100nm，最大增益波动小于0.6dB的拉曼平坦增益谱。与国内应用其它优化算法得到的结果相比，无论增益谱宽度还是增益平坦度都处于较优状态。最后，研究了增益谱宽超过100nm的超宽带FRA的优化设计。一开始讨论了在宽带FRA优化设计中影响其增益平坦度的几个重要参数，分析表明，宽带FRA的增益带宽、增益大小以及增益平坦度叁者存在制约关系，设计中需要合理平衡叁者关系；接下来讨论了拉曼放大器的噪声特性以及抑制方法；最终优化仿真中，应用12个泵浦波，优化设计得到了一种增益谱涵盖大部分S波段，几乎全部的C波段和L波段，平坦增益带宽135nm的超宽带FRA。仿真结果表明，FRA能够独立实现超宽带放大，其增益带宽具有其它类型光放大器无法比拟的优势，必将成为未来超宽带光放大器的一种重要选择。
周亚训[10]2009年在《多组分宽带掺铒玻璃光谱性质及光纤放大特性研究》文中研究指明随着现代通信技术的飞速发展,人们对光纤通信容量和系统集成化的要求大大提高,这使得掺铒光纤放大器(Erbium-doped Fiber Amplifier,EDFA)与波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技术的联合运用成为实现多波长和超长距离传输必不可少的条件。其中,EDFA已是提高WDM系统信道数和光纤通信容量的关键部件。目前,主要工作在C波段(1530-1565nm)区域并得到广泛应用的传统石英基EDFA已不能满足系统的发展需求。因此,开发具有宽带放大能力和极高单位长度增益的非石英基EDFA,直接实现C+L波段(1530~1610nm)区域宽带无缝放大,这对于WDM系统光纤通信容量的扩展以及系统集成化具有非常重要的实际意义。本论文结合当前光纤通信技术的发展需求,选择多组分宽带碲酸盐和铋酸盐重金属氧化物玻璃作为研究对象,基于自主实现从“宽带掺铒玻璃→宽带掺铒玻璃光纤→宽带掺铒玻璃光纤放大器”整个流程的研究考虑,围绕多组分宽带掺铒玻璃光谱性质的改性研究、多组分宽带掺铒玻璃光纤的研制和光谱性质测试、宽带掺铒玻璃光纤稳态和瞬态放大特性的理论研究叁方面内容开展工作。论文的主要研究工作如下:1.开展了单掺稀土铒离子对于碲酸盐玻璃光谱特性的影响研究WDM系统的集成化趋势,需要尽可能地提高光纤放大器增益介质中的稀土铒离子(Er~(3+))掺杂浓度以便得到高的单位长度增益,但过高的铒离子掺杂也会带来一些负面效应,影响到光纤放大器的性能指标。因此,本文首先开展了稀土铒离子掺杂对于组分为TeO_2-ZnO-La_2O_3(Na_2O)碲酸盐玻璃光谱特性的影响研究,深入研究了1.53μm波段荧光谱、荧光强度和荧光寿命随铒离子掺杂浓度的变化关系。为此,论文运用Lorentz线型函数对测量到的荧光光谱进行了拟合分解,建立了一个等效四能级模型分析了各谱线成分相对强度随铒离子掺杂浓度的变化关系,剖析了1.53μm波段荧光谱的展宽及其荧光主峰转移现象。同时,基于Forster-Dexter能量转移理论,结合荧光俘获效应的影响,系统分析了激发态~4I_(13/2)能级上铒离子无辐射能量衰减速率与其掺杂浓度的关系,从而指出了1.53μm波段荧光强度和荧光寿命在高掺杂浓度下发生猝灭的主要影响因素,并从无辐射能量转移机理出发分析对比了玻璃中稀土铒离子溶解性问题,计算得到了稀土铒离子的临界浓度和临界相互作用距离参数,确定了最佳掺杂含量。2.开展了多稀土离子共掺对于碲酸盐玻璃光谱特性的改性研究工作于1.53μm波段的掺铒光纤放大器通常采用1480或980nm波长进行泵浦。采用980nm波长泵浦,光纤放大器具有低的噪声系数,同时也存在着Er~(3+)离子吸收较弱、上转换发光现象严重而引起的泵浦效率较低缺陷。本文从提高980nm泵浦效率和Er~(3+)离子1.53μm波段荧光特性出发,开展了Er~(3+)、Yb~(3+)(镱)、Ce~(3+)(铈)多稀土离子共掺对于组分为TeO_2-ZnO-La_2O_3-Nb_2O_5碲酸盐玻璃光谱特性的影响研究。论文通过具体分析Yb~(3+)/Er~(3+)离子间能量传递过程,研究了Yb~(3+)离子掺杂对于Er~(3+)离子1.53μm波段荧光和上转换发光的增强作用,并给予了理论模拟。通过分析Er~(3+)/Ce~(3+)离子间的能量传递过程,研究了Ce~(3+)离子掺杂对于1.53μm波段荧光增强和上转换发光的抑制作用。从而指出相对于Er~(3+)/Yb~(3+)双掺形式,Er~(3+)/Yb~(3+)/Ce~(3+)叁掺是提高980nm泵浦效率和1.53μm波段荧光强度一种更加有效的组合掺杂方式。在此基础上,论文对基于声子辅助的Er~(3+)/Ce~(3+)离子间能量传递过程,首次提出了通过提高玻璃基质声子能量,减少能量传递过程中的能量失配程度,来进一步提高Er~(3+)/Ce~(3+)离子间能量传递速率的思想,实验结果得到了很好的印证。3.开展了单掺铒离子情形下铋酸盐玻璃荧光衰减特性研究OH-根离子不仅产生了石英传输光纤中1385nm波长附近的“水吸收峰”,同时也是掺铒玻璃中Er~(3+)离子1.53μm波段荧光的一个主要猝灭中心。本文从测量分析Er~(3+)离子1.53μm波段荧光衰减行为这一角度入手,开展了Bi_2O_3-B_2O_3-GeO_2-Na2O -Er_2O_3铋酸盐玻璃中OH-根离子与Er~(3+)离子相互作用机理以及对Er~(3+)离子荧光特性的影响研究。研究指出,Er~(3+)离子与玻璃中残留的OH-根离子间能量转移导致低掺杂浓度下Er~(3+)离子荧光呈现出明显的非指数衰减特征,运用Inokuti-Hirayama公式拟合得到了Er~(3+)离子与OH-根离子间能量转移参数。同时,在玻璃高温熔融过程中注入干燥氧气进行了除水处理研究,除水处理能明显减少玻璃中残留的OH-根离子含量,从而提高Er~(3+)离子1.53μm波段荧光强度以及掺铒光纤中的信号增益,而其荧光呈现出近似单一的指数衰减特征。4.开展了低声子能量掺铒铋酸盐玻璃中激发态吸收的抑制研究激发态吸收常发生在980nm泵浦下的一类低声子能量掺铒重金属氧化物玻璃中,它的存在制约了泵浦光转换效率的提高从而影响到Er~(3+)离子1.53μm波段荧光特性。本文通过在组分为Bi_2O_3-GeO_2-Ga_2O_3-Na+2O一类低声子能量掺铒铋酸盐氧化物玻璃中分别引入Ce~(3+)离子和B_2O_3组分,研究比较了这两种措施对于激发态吸收的抑制效果以及对于Er~(3+)离子1.53μm波段荧光的作用。研究发现,适量Ce~(3+)离子或B_2O_3组分的引入,分别通过能量转移和多声子弛豫方式提高了Er~(3+):~4I_(11/2)→~4I_(13/2)能级间无辐射弛豫速率,从而使得~4I_(11/2)能级Er~(3+)离子荧光寿命相应减小,激发态吸收得到有效抑制。同时,Ce~(3+)离子的引入进一步提高了~4I_(13/2)能级Er~(3+)离子总量子效率,增强了1.53μm波段荧光强度。而B_2O_3组分的引入虽在一定程度上削弱了1.53μm波段荧光强度,但进一步展宽了其荧光发射谱。5.开展了新型多组分宽带掺铒玻璃光纤研制和光纤光谱性质研究在对多组分掺铒玻璃光谱性质改性研究基础上,本文选择合适的玻璃组分配比开展了新型宽带掺铒玻璃光纤的研制工作。论文利用自主的实验条件,采用旋转浇铸法和管棒组合法工艺研制了多组分宽带碲酸盐和铋酸盐玻璃光纤预制棒,拉制出了包层直径为125μm、纤芯直径分别为5.1μm和5.6μm的多组分宽带掺铒碲酸盐和铋酸盐玻璃光纤,并对得到的掺铒光纤进行了传输损耗和放大自发辐射(ASE)谱测试,1310nm波长处的传输损耗分别达到了3.7dB/m和3.4dB/m,ASE谱覆盖了C+L波段区域。在此基础上,论文鉴于多组分掺铒铋酸盐玻璃光纤与石英传输光纤熔化温度相差极大的特点,采用非对称熔接工艺进行了两者的熔接尝试,为下一步研制出高质量宽带掺铒玻璃光纤和光纤放大器积累了一定的工艺基础。6.开展了多组分宽带掺铒玻璃光纤稳态和瞬态放大特性的理论研究为进一步了解多组分宽带掺铒玻璃光纤的放大特性,同时为后续设计和优化宽带掺铒光纤放大器提供理论依据,本文从稳态和瞬态放大特性两个方面展开了系统的理论研究:1)建立了一个综合考虑Er~(3+)离子能量转移和激发态吸收效应、以铋酸盐玻璃基掺铒光纤作为增益介质的铋基掺铒光纤放大器(Bi-EDFA)理论模型,分析比较了1480和980nm波长泵浦下放大器的稳态增益和噪声特性以及随信号输入功率、光纤长度的变化关系。同时,鉴于放大器内部存在着极大的由放大自发辐射产生的ASE噪声,论文从抑制噪声和再次利用噪声角度出发,对放大器进行了优化设计:①利用光隔离器抑制后向传输的ASE噪声,提高了放大器信号增益并降低了噪声系数。②利用光环形器引导前级放大产生的ASE噪声光泵浦一段后级低掺杂铋酸盐掺铒光纤,显着提高了放大器L波段信号增益;2)对于以碲酸盐玻璃基掺铒光纤作为增益介质的碲基掺铒光纤放大器(Te-EDFA),理论研究了输入状态突变时放大器输出端信号功率的瞬态响应特性以及瞬态响应随信号输入功率、泵浦功率的演变关系。在此基础上,论文从抑制输出信号瞬态响应幅度出发,提出了调理脉冲输入信号阶跃型边沿为渐变型边沿的功率变化方式思想。研究揭示,提出的理论方案可以有效地抑制放大器输出端信号功率的瞬态响应幅度。最后,总结了全文研究工作和创新之处,指出了论文不足以及有待进一步深入研究的问题。
参考文献：
[1]. 宽带掺铒光纤放大器关键技术研究[D]. 王衍勇. 天津大学. 2004
[2]. 宽带与超宽带光纤放大器研究进展及展望[J]. 王衍勇, 李世忱, 隋展, 李明中, 丁磊. 激光与光电子学进展. 2004
[3]. 宽带光纤放大器技术与光通信光源技术[D]. 胡智勇. 天津大学. 2004
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