基于高非線性光纖的四波混頻效應及其應用研究.pdf

1、光纖參量放大器(FOPAs)是基于三階極化率X(3)的非線性效應而制成的光器件，它需要一個或二個泵浦光作為泵浦源，泵浦波長位于零色散波長附近，并且還要使得相位匹配條件得以滿足。它的優(yōu)點主要是寬帶寬，高增益，能工作于任意波長，產(chǎn)生閑頻帶(利于波長轉(zhuǎn)換)，高速光信號處理等。本文主要從光參量放大器的參量增益、增益飽和、光參量增益譜的改善以及非簡并光參量放大中簡并四波混頻的抑制等問題進行深入的理論和實驗研究，具體內(nèi)容如下：
　　 (1)

2、研究了光纖放大器的基本理論。從Maxwell方程組出發(fā)，推導出了描述光纖參量放大中光波演變情況的非線性薛定諤方程。
　　 (2)研究了光參量增益系數(shù)。從小信號理論模型中，得出參量增益系數(shù)的表達式，并分別從單泵浦和雙泵浦兩方面討論了參量增益系數(shù)的最大值和增益帶寬，得到的結(jié)論是：增益系數(shù)的最大值和增益帶寬與輸入的泵浦光以及信號光波長和它們的功率相關(guān)。
　　 (3)研究了光參量放大器的飽和增益特性。本文主要通過用有限差分法解非

3、線性薛定諤方程來研究雙泵浦光參量放大的飽和增益特性，得出的結(jié)論是：相同條件下，雙泵浦光參量放大的飽和增益要比單泵浦的大，并且飽和增益隨泵浦光功率的增大而增大，隨輸入信號光功率的增大而減小。
　　 (4)研究了非簡并光參量放大中簡并四波混頻的抑制問題。由于非簡并光參量放大中，兩個高功率泵浦源之間會發(fā)生四波混頻效應，從而削弱了信號光放大的能力。因此，本文就這一問題進行了理論上的研究，得出的結(jié)論是：通過選取合適的泵浦光波長，可以完全抑

4、制簡并四波混頻效應。
　　 (5)研究了信號光的增益譜。本文首先分析了在高非線性光纖后面加上一段色散補償光纖來改善信號光的增益譜，并且從非線性薛定諤方程組出發(fā)，得出輸出信號光的解析表達式。在此基礎(chǔ)上，本文又進一步分析了利用周期性級聯(lián)色散補償光纖的方法來改善信號光增益譜，最后發(fā)現(xiàn)這種新型光纖參量放大器可以用作梳狀濾波器。
　　 (6)進行了基于光纖參量放大器的寬帶可調(diào)波長轉(zhuǎn)換的實驗研究。將信號波長固定在光纖零色散波長附近，