基于W型光纖的S波段光纖激光器的理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、伴隨著數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，爆炸性增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)對(duì)現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。作為增加通信容量的途徑之一，S波段光纖有源器件的研制越來(lái)越引起人們的注意。由于其特殊的包層折射率凹陷結(jié)構(gòu)，W型摻鉺光纖具有長(zhǎng)波長(zhǎng)基模截止特性，能夠有效地抑制C波段增益，是實(shí)現(xiàn)S波段有源器件的一種有效手段。在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“Er/Yb共摻W型光纖及S波段光子器件的研究”(項(xiàng)目編號(hào)：60677014)支持下，本論文主要在以下三個(gè)方面開(kāi)展了研究：

2、　　 1從麥克斯韋方程組出發(fā)推導(dǎo)了W型光纖中的電場(chǎng)分布，計(jì)算得到了W型光纖的各個(gè)特性參數(shù)。
　　 利用試探法求解了W型光纖中導(dǎo)模傳播常數(shù)，進(jìn)而研究了光纖中的模場(chǎng)分布情況。研究了光纖幾何參數(shù)和折射率分布對(duì)導(dǎo)模有效折射率、截止波長(zhǎng)和模場(chǎng)半徑的影響。
　　 W型光纖截止波長(zhǎng)和模場(chǎng)半徑對(duì)纖芯參數(shù)的變化極為敏感，預(yù)制棒制成后可以通過(guò)在拉絲過(guò)程中控制纖芯的幾何尺寸來(lái)調(diào)整截止波長(zhǎng)的位置。
　　 2模擬了彎曲的W型光纖中電場(chǎng)分

3、布和傳播常數(shù)的變化，并對(duì)光纖的彎曲損耗特性進(jìn)行了研究。
　　 基于微擾理論模擬了彎曲對(duì)W型光纖電場(chǎng)分布的影響。光纖彎曲使得電場(chǎng)向包層擴(kuò)散。傳輸波長(zhǎng)越長(zhǎng)、彎曲半徑越小，電場(chǎng)擴(kuò)散越劇烈。
　　 采用天線模式理論模擬了彎曲光纖中損耗系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)和彎曲半徑的依賴關(guān)系。W型光纖中長(zhǎng)波彎曲損耗對(duì)彎曲半徑的變化非常敏感，隨著波長(zhǎng)增加和半徑減小呈指數(shù)關(guān)系增大。這種性質(zhì)可以用來(lái)修正光纖工藝誤差引起的截止波長(zhǎng)的誤差。
　　 3對(duì)基于W

4、型摻鉺光纖的S波段光纖激光器進(jìn)行了理論模擬和實(shí)驗(yàn)研究
　　 考慮鉺離子結(jié)對(duì)效應(yīng)，在功率傳輸方程中加入彎曲損耗的影響，模擬了增益光纖彎曲對(duì)激光器輸出功率特性的影響。隨著光纖彎曲半徑的減小，C波段的增益被抑制，S波段出現(xiàn)激光激射。
　　 利用9.4m長(zhǎng)W型摻鉺光纖構(gòu)建了可調(diào)諧S波段光纖激光器。采用后向泵浦結(jié)構(gòu)，光纖法布里珀羅濾波器作為調(diào)諧元件。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)擠壓光纖環(huán)的形狀來(lái)提高S波段增益。泵浦功率113mW時(shí)，得到了38nm的