基于非線(xiàn)性效應(yīng)的多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的研究.pdf

1、密集波分復(fù)用技術(shù)是提升光纖通信速率與容量的有效途徑，其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是產(chǎn)生多波長(zhǎng)激光信號(hào)。傳統(tǒng)的方法是采用半導(dǎo)體激光器陣列產(chǎn)生多波長(zhǎng)激光信號(hào)，但這種陣列光源因?yàn)橄到y(tǒng)龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及成本較高等缺點(diǎn)，一定程度地限制了通信容量的提升。相比之下，摻鉺光纖激光器作為產(chǎn)生多波長(zhǎng)激光信號(hào)的光源，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕及成本低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是大容量光纖通信系統(tǒng)中最具潛力的光源，因此對(duì)其開(kāi)展相關(guān)研究具有非常重要的意義。然而，一般情況下的摻鉺光纖激

2、光器存在劇烈的模式競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)激光輸出。為解決這一問(wèn)題，本論文圍繞非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)抑制模式競(jìng)爭(zhēng)的方法，開(kāi)展了基于受激布里淵散射、四波混頻、受激布里淵散射與非線(xiàn)性光學(xué)環(huán)形鏡組合、受激布里淵散射與四波混頻組合的多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的理論與實(shí)驗(yàn)研究。其主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）通過(guò)結(jié)合描述摻鉺光纖的速率方程與受激布里淵散射耦合方程的解析解，建立了基于受激布里淵散射效應(yīng)的多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的理論模型，數(shù)值模擬了摻鉺光纖泵

3、浦功率、布里淵泵浦功率及波長(zhǎng)對(duì)此類(lèi)多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的輸出波長(zhǎng)數(shù)量的影響，并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
　?。?）提出了利用兩注入泵浦光信號(hào)的方法，使基于四波混頻的多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)間隔任意可調(diào)。實(shí)驗(yàn)觀測(cè)了這種多波長(zhǎng)激光器輸出波長(zhǎng)數(shù)量對(duì)注入泵浦波長(zhǎng)、功率、波長(zhǎng)間隔及摻鉺光纖泵浦功率的依賴(lài)關(guān)系，并數(shù)值模擬了這些依賴(lài)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果具有較好的一致性。
　　（3）針對(duì)基于受激布里淵散

4、射的多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器輸出幅度平整性不好、輸出數(shù)量調(diào)節(jié)不便利的現(xiàn)象，提出了利用受激布里淵散射與非線(xiàn)性光學(xué)環(huán)形鏡組合的技術(shù)方案。在此方案基礎(chǔ)上，建立了這種多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的理論模型，數(shù)值模擬了摻鉺光纖泵浦功率、四分之一波片角度和輸入偏振狀態(tài)對(duì)此類(lèi)多波長(zhǎng)激光器輸出的波長(zhǎng)數(shù)量與幅度平整性的影響，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，數(shù)值模擬獲得的變化規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。
　　（4）提出了利用受激布里淵散射與四波混頻組合的技術(shù)方案，使摻鉺光纖激光器獲

5、得多波長(zhǎng)輸出。在此基礎(chǔ)上，建立了這種多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的理論模型，該模型通過(guò)利用受激布里淵散射與四波混頻效應(yīng)組合的非線(xiàn)性極化強(qiáng)度表達(dá)式，推導(dǎo)了描述這兩種非線(xiàn)性效應(yīng)的功率與相位耦合方程。根據(jù)建立的模型，本論文進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析了摻鉺光纖泵浦功率、布里淵泵浦功率對(duì)輸出多波長(zhǎng)數(shù)量的影響。
　　本論文的研究結(jié)果對(duì)于完善基于這些非線(xiàn)性效應(yīng)的多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的機(jī)理模型、優(yōu)化此類(lèi)多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器設(shè)計(jì)、促進(jìn)其實(shí)際應(yīng)用