高功率Er3+-Yb3+共摻光纖放大器研究.pdf

1、近年來，光纖通信事業(yè)的快速發(fā)展，對光纖放大器的性能提出了更高的要求。隨著光纖通信技術(shù)對放大器日益增加的功率需求，鉺/鐿共摻雙包層光纖放大器以其在1550nm光通信波段的高飽和輸出功率特性，而受到人們越來越多的關(guān)注。本文根據(jù)鉺/鐿共摻光纖特性，雙包層光纖的結(jié)構(gòu)特點，利用包層泵浦耦合技術(shù)，從理論和實驗兩方面對高功率光纖放大器進行了研究，主要工作如下:
　　首先，分析了鉺/鐿共摻光纖中Yb3+離子的摻雜作用，以及雙包層光纖結(jié)構(gòu)對包層泵浦

2、吸收效率的影響;分析了Er3+/Yb3+共摻能級系統(tǒng)的能級躍遷及速率方程和功率傳輸方程組。根據(jù)龍格庫塔法則分析了雙包層光纖放大器的輸出信號功率、增益隨光纖長度、輸入泵浦功率以及輸入信號光功率的關(guān)系。
　　其次，基于光學(xué)設(shè)計軟件OptiSystem對鉺/鐿共摻光纖放大器各參數(shù)進行了仿真優(yōu)化。研究了不同抽運光、信號光輸入對應(yīng)的放大器放大特性，并對有源光纖長度、包層大小、稀土離子摻雜濃度等參數(shù)對放大器輸出性能所產(chǎn)生的影響進行了分析。通過

3、搭建前向、后向、雙向泵浦方式的仿真模型，研究了鉺/鐿共摻光纖放大器的增益譜和噪聲特性。對比分析了雙級結(jié)構(gòu)和單級結(jié)構(gòu)鉺/鐿共摻光纖放大器的放大特性。
　　最后，根據(jù)鉺/鐿共摻光纖放大器各參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，搭建了前向抽運的鉺鐿共摻雙包層光纖放大器。在信號功率0dBm，EDFA飽和輸出功率23dBm，Er3+/Yb3+共摻雙包層光纖長度為5m，多模泵浦激光器的輸出功率20.44W的條件下，獲得了37.12dBm(5.15W)的輸出功率，斜率