基于非線性效應(yīng)的多波長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，其實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是產(chǎn)生多波長激光信號。傳統(tǒng)的方法是采用半導(dǎo)體激光器陣列產(chǎn)生多波長激光信號，但這種陣列光源因為系統(tǒng)龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及成本較高等缺點，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)生多波長激光信號的光源，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕及成本低等優(yōu)點，被認為是大容量光纖通信系統(tǒng)中最具潛力的光源，因此對其開展相關(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爭效應(yīng)，無法實現(xiàn)多波長激光輸出。為解決這一問題，本論文圍繞非線性光學(xué)效應(yīng)抑制模式競爭的方法，開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摻鉺光纖激光器的理論與實驗研究。其主要的研究內(nèi)容如下：
　?。?）通過結(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對此類多波長摻鉺光纖激光器的輸出波長數(shù)量的影響，并對其進行了相應(yīng)的實驗驗證，數(shù)值模擬與實驗結(jié)果吻合較好。
　?。?）提出了利用兩注入泵浦光信號的方法，使基于四波混頻的多波長摻鉺光纖激光器實現(xiàn)波長間隔任意可調(diào)。實驗觀測了這種多波長激光器輸出波長數(shù)量對注入泵浦波長、功率、波長間隔及摻鉺光纖泵浦功率的依賴關(guān)系，并數(shù)值模擬了這些依賴關(guān)系，實驗與數(shù)值模擬結(jié)果具有較好的一致性。
　?。?）針對基于受激布里淵散

4、射的多波長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)對此類多波長激光器輸出的波長數(shù)量與幅度平整性的影響，并進行了實驗驗證，數(shù)值模擬獲得的變化規(guī)律與實驗結(jié)果相一致。
　?。?）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、得多波長輸出。在此基礎(chǔ)上，建立了這種多波長摻鉺光纖激光器的理論模型，該模型通過利用受激布里淵散射與四波混頻效應(yīng)組合的非線性極化強度表達式，推導(dǎo)了描述這兩種非線性效應(yīng)的功率與相位耦合方程。根據(jù)建立的模型，本論文進行了相應(yīng)的數(shù)值模擬以及實驗驗證，分析了摻鉺光纖泵浦功率、布里淵泵浦功率對輸出多波長數(shù)量的影響。
　　本論文的研究結(jié)果對于完善基于這些非線性效應(yīng)的多波長摻鉺光纖激光器的機理模型、優(yōu)化此類多波長摻鉺光纖激光器設(shè)計、促進其實際應(yīng)用