基于W型光纖的S波段光纖放大器和寬帶光源的理論與實驗研究.pdf

1、伴隨因特網(wǎng)爆炸性發(fā)展引起的數(shù)據(jù)通信量的劇增,使現(xiàn)代光通信產(chǎn)業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn),光纖通信系統(tǒng)的容量迫切需要提高。增加通信容量的有效手段之一是開辟新的通信波段-S波段,S波段有源器件的研制越來越引起人們的注意。W型光纖其低折射率內(nèi)包層使光纖具有長波長基模截止的特性,可以用來抑制摻鉺光纖的C波段自發(fā)輻射峰,使增益譜向短波段移動,從而得到S波段的增益。在國家自然科學基金項目“Er/Yb共摻W型光纖及S波段光子器件研究”(60677014)支持下,本

2、論文主要在以下三個方面進行了研究:
　　 1.W型光纖傳輸理論、優(yōu)化設計及制作工藝的研究
　　 從麥克斯韋方程組出發(fā),通過數(shù)值計算的方法求解W型光纖的特征方程,研究了W型光纖的長波長基模截止特性；W型光纖內(nèi)包層凹陷的寬度和深度對基模截止特性的影響,并進行W型光纖的優(yōu)化設計。
　　 用基于有限元算法的ComsolMultiphysics軟件,對橫截面折射率分布較復雜的W型光纖建立模型,分別計算了W型光纖中基模有效折

3、射率、導模傳播常數(shù)、模場分布。
　　 在理論模擬結果的指導下,采用MCVD工藝結合溶液摻雜技術,優(yōu)化沉積溫度、摻雜濃度等條件,制作出CN-09-WS光纖樣品,并用于S波段光纖放大器和寬帶光源的實驗研究。
　　 2.基于W型光纖S波段摻鉺光纖放大器的理論研究
　　 從速率方程和傳輸方程出發(fā),建立了S波段EDFA物理模型。用全矢量有限元法計算W型摻鉺光纖的重疊因子以及彎曲損耗,進而采用龍哥庫塔法計算沿著摻鉺光纖的場演

4、化。
　　 分別研究了由光纖彎曲導致的光纖橫截面模場分布的改變和彎曲損耗對放大器性能的影響。橫截面模場分布的改變對放大器增益特性的影響可以忽略,但宏彎損耗可以有效改變放大器的增益帶寬。
　　 3.基于W型光纖S波段摻鉺光纖放大器和寬帶光源的實驗研究
　　 在對W型光纖熒光光譜隨彎曲半徑變化研究的基礎上,用S波段可調諧激光器作為信號源,對S波段放大器進行了實驗研究。優(yōu)化設計并比較了單級、兩級級聯(lián)放大器的結構。兩級部