光纖參量放大器增益與時(shí)域特性研究.pdf

1、光纖參量放大器(FOPA)是一種基于光纖中四波混頻效應(yīng)的新型非線性全光放大器。由于其高增益、大帶寬、低的噪聲指數(shù)等優(yōu)良特性，使它有望成為新型的全光放大器以及全光信號(hào)處理中有用的光器件。但在光纖參量放大器應(yīng)用于實(shí)際的過程中也出現(xiàn)了一些急需解決的問題：如偏振敏感性的影響、溫度的影響、高功率下其它非線性效應(yīng)對(duì)FOPA的影響，以及應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)中不同信道之間的串?dāng)_和信號(hào)光的飽和效應(yīng)的影響，等等。本文在較為全面綜述前人研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)飽和

2、放大情形下FOPA的增益和帶寬特性，以及信號(hào)脈沖在FOPA中的變化進(jìn)行了研究。取得的主要成果如下： 1.FOPA在不同近似時(shí)所用模型不同，為了既突出FOPA的主要物理過程又不至于使模型過于復(fù)雜，我們基于單抽運(yùn)光參量放大模型和包含色散的參量放大模型，自主開發(fā)了既能模擬參量放大增益譜特性，又能顯示脈沖在放大器中波形變化過程的計(jì)算機(jī)程序。 2.分析了飽和放大情形下FOPA的增益和帶寬特性，給出了增益譜隨光纖長(zhǎng)度、輸入信號(hào)光功率

3、以及抽運(yùn)光波長(zhǎng)與零色散波長(zhǎng)偏離之間的關(guān)系。在飽和放大中，由于抽運(yùn)光功率的損耗，增益的整體值小于小信號(hào)放大時(shí)的增益值，信號(hào)光增益譜的可用帶寬減少，在某些波長(zhǎng)處由于信號(hào)光功率向抽運(yùn)光回流，信號(hào)光的增益譜在可用帶寬范圍內(nèi)出現(xiàn)了旁瓣。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，光參量放大器很容易工作在飽和放大區(qū)，因此信號(hào)光增益譜的這些變化能夠?qū)纬檫\(yùn)光參量放大器的設(shè)計(jì)提供有益的幫助。 3.研究了FOPA的時(shí)域特性，對(duì)參與參量放大時(shí)信號(hào)光波形沿光纖放大器的變化進(jìn)行了分

4、析。為了使研究更具有一般性，使用了包含色散的歸一化模型。通過數(shù)值計(jì)算得到了連續(xù)光FOPA在小信號(hào)條件下和飽和放大時(shí)脈沖形狀的變化。此外，考慮了相位失配對(duì)FOPA時(shí)域特性的影響。重點(diǎn)研究了信號(hào)光為超短脈沖而抽運(yùn)光為連續(xù)光時(shí)，F(xiàn)OPA中信號(hào)光波形隨傳輸距離的演變。分析了在脈沖較短時(shí)可能出現(xiàn)的信號(hào)光與抽運(yùn)光的走離，以及信號(hào)光較大的群速度色散對(duì)其在參量放大過程中脈沖波形變化的影響。最后，分析了信號(hào)的初始脈沖啁啾對(duì)脈沖在放大過程中演化的影響。FO