鉺鐿共摻超熒光光纖光源的輸出特性和平均波長穩(wěn)定性的研究.pdf

1、超熒光光纖光源(SFS)在光纖陀螺、信號處理、光譜測試、光學層析、醫(yī)療診斷等眾多光纖傳感和WDM光通信系統(tǒng)中的應用非常廣泛。隨著科技的發(fā)展進步，光纖器件逐漸向集成化、小尺寸、低成本的方向發(fā)展。摻鉺光纖(EDF)由于自身的優(yōu)點而備受關(guān)注，但過多的Er3+離子會發(fā)生濃度淬滅效應，導致EDF的摻鉺濃度不能過高，因此單位長度的增益難以滿足集成化器件的需求。使用磷酸鹽玻璃作為光纖基質(zhì)材料，同時摻入Yb3+離子作為敏化劑，可以大大提高光纖的稀土離子

2、摻雜濃度。這種鉺鐿共摻磷酸鹽玻璃光纖(EYDF)具有更寬的吸收譜和單位增益，使厘米長度光纖超熒光光源的實現(xiàn)成為可能。
　　 本文首先介紹了超熒光光纖光源的研究背景、研究意義、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及EYD-SFS在光纖陀螺等領(lǐng)域的應用價值。然后闡述了超熒光的發(fā)射機理、EYDF中能量傳遞過程，以及選用磷酸鹽玻璃做基質(zhì)材料并摻入Yb3+離子作為敏化劑的原因，這些表明EYD-SFS有著與其它摻雜稀土離子SFS不具備的獨特優(yōu)勢。
　　

3、 建立了六能級速率方程與功率傳輸方程相結(jié)合的理論模型，對厘米長度EYD-SFS進行了詳細的理論研究。這個理論模型涵蓋了Yb3+→Er3+的三個能量傳遞過程和Er+能級系統(tǒng)中發(fā)生的共協(xié)上轉(zhuǎn)換、交叉弛豫過程，并且對光纖溫度的影響也加以考慮。選擇了輸出特性比較理想的雙程前向結(jié)構(gòu)進行分析，為了使運算過程快速準確，采用打靶法分別模擬了EYD-SFS的光纖長度和鉺鐿摻雜濃度對輸出功率、光譜帶寬和平均波長的影響。
　　 接著對不同長度的高濃度

4、EYD-SFS進行了實驗研究。結(jié)合實驗室條件，通過理論計算對光源耦合透鏡系統(tǒng)進行優(yōu)化，得到57.8％的耦合效率。采用筆式切割刀處理光纖端面，降低了由于端面缺陷引起的光反饋。分別以長度為5.1cm、6.6cm和7.9cm的EYDF作為增益介質(zhì)搭建了三個雙程前向結(jié)構(gòu)光源。測量了它們的輸出功率特性，給出了超熒光輸入-輸出功率關(guān)系曲線；使用光譜儀(OSA)對輸出超熒光光譜進行觀測，并計算了光譜寬度和平均波長。影響SFS平均波長穩(wěn)定性的參數(shù)主要是