濾波器多模光纖放大器光束質(zhì)量分析

研究了一種新型、全光纖、寬帶可調(diào)諧環(huán)形腔摻鉺光纖激光器。該激光器利用由單模-多模-單模光纖組成的濾波器實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)諧及激光器的全光纖結(jié)構(gòu)。該濾波器將多模光纖纏繞在偏振控制器上,兩端分別與一段單模光纖相連,通過(guò)調(diào)整偏振控制器的狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了中心波長(zhǎng)1542～1560nm的不同激光輸出。單波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)可調(diào)范圍為18nm,邊模抑制比大于40db,3db線寬為0.096nm;進(jìn)一步調(diào)整偏振控制器的狀態(tài)和抽運(yùn)功率,實(shí)驗(yàn)同時(shí)得到了連續(xù)可調(diào)諧的雙波長(zhǎng)、三波長(zhǎng)等多波長(zhǎng)激光輸出。對(duì)于可調(diào)諧的多波長(zhǎng)激光器,通過(guò)調(diào)整偏振控制器的狀態(tài),可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)間隔及輸出中心波長(zhǎng)兩者可調(diào)。

學(xué)號(hào)10043112姓名黃任軍 第1頁(yè)共16頁(yè) 哈爾濱學(xué)院答題紙 課程光纖通信2013－2014學(xué)年第1學(xué)期 課程代碼40425012專業(yè)班級(jí)電氣自動(dòng)化10-1班 姓名：黃任軍學(xué)號(hào)：10043112 成績(jī)?cè)u(píng)閱人 檢查項(xiàng)目權(quán)重得分 (1)選題意義：文獻(xiàn)分析是否透 徹，選題是否為研究領(lǐng)域的前 沿或熱點(diǎn)話題。 20 (2)學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值：論文 結(jié)構(gòu)是否合理，概念是否準(zhǔn)確， 論證是否合乎邏輯；分析問(wèn)題 是否有一定的深度，解決問(wèn)題 是否有一定的創(chuàng)新。 40 (3)論文摘要：摘要能否簡(jiǎn)要地 闡明研究目的、方法、范圍、 結(jié)果及結(jié)論。 20 (4)論文格式：論文格式符合 要求。 10 (5)文獻(xiàn)引用：文獻(xiàn)格式是否規(guī) 范，引用是否夠全面。 10 合計(jì)100 學(xué)號(hào)100

基于改善多模光纖激光器輸出光束質(zhì)量目的,提出了其含有抑制高階模輸出的光纖濾波器的理論模型.運(yùn)用模式耦合理論,對(duì)此模型進(jìn)行了理論分析,導(dǎo)出了濾波器與端面反射鏡構(gòu)成系統(tǒng)有效反射率的表達(dá)式.并根據(jù)其表達(dá)式作了數(shù)值模擬,結(jié)果為:對(duì)于含濾波器的多模光纖激光器,其高階模的有效反射率較小,低階模的有效反射率較大.結(jié)論表明,在多模光纖激光器系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)光纖濾波器,使得低階模比高階模更容易起振,可以有效地改善其輸出光束的質(zhì)量,為實(shí)驗(yàn)研究提供了一定的理論依據(jù).

可調(diào)諧光纖濾波器技術(shù)是波分復(fù)用系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,對(duì)于發(fā)展全光通信網(wǎng)絡(luò)和光纖傳感具有極其重要的意義。提出了一種基于大芯徑的多模光纖可調(diào)諧帶阻濾波器,其制作方法是將包層/纖芯直徑為125/105μm的特種多模光纖通過(guò)單模光纖接入光纖系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)單模-多模-單模(sms)光纖結(jié)構(gòu),并使一端單模光纖與多模光纖熔接,另一端只是共軸對(duì)接而不焊接。在多模干涉原理的基礎(chǔ)上,利用該結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)變的敏感性實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧光濾波。該可調(diào)諧濾波器的調(diào)制和解調(diào)借助于放大自發(fā)輻射(ase)寬譜光源和光譜分析儀(osa)實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)給出了該濾波器的理論仿真分析,并實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該方案的有效性。

針對(duì)高功率多模光纖放大器中稀土離子摻雜分布和形狀對(duì)系統(tǒng)輸出特性的影響,本文進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬和理論分析。根據(jù)多模摻雜光纖速率方程考慮了種子光端面激勵(lì)特性,并對(duì)纖芯模式耦合系數(shù)矩陣進(jìn)行了修正,建立了多模光纖放大器理論模型。通過(guò)對(duì)功率傳輸方程組的求解,數(shù)值模擬了不同激勵(lì)條件下6種均勻和拋物線形摻雜的雙包層摻y(tǒng)b3+光纖接入放大器的輸出特性。計(jì)算結(jié)果證明:不同激勵(lì)條件下,摻雜離子分布對(duì)輸出特性的影響存在差異;通過(guò)設(shè)計(jì)光纖內(nèi)摻雜離子分布規(guī)律和形狀能有效抑制放大器中的高階模式,提高輸出光的光束質(zhì)量。

在考慮了增益介質(zhì)的色散、非線性效應(yīng)、增益以及損耗后,推導(dǎo)出超短光脈沖在分布式光纖放大器中的基本傳輸方程,采用分步傅里葉變換法數(shù)值模擬了皮秒光脈沖的放大傳輸狀態(tài),重點(diǎn)分析了群速度色散和三階色散對(duì)光脈沖特性的影響。

單模與多模光纖耦合器的光束合波

現(xiàn)有的光纖耦合器在作為分波器使用時(shí)具有較低的插入損耗,在作為合波器時(shí)插入損耗較大,為實(shí)現(xiàn)低損耗合波目的,提出一種由單模與多模光纖共同構(gòu)成的混合型光纖耦合器。利用耦合波方程理論分析其工作原理,計(jì)算機(jī)模擬其耦合過(guò)程。采用熔錐法制作工藝,完成單模與多模光纖耦合器的制作,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論模擬相吻合;該器件單模到多模光纖的耦合效率、多模到多模光纖的耦合效率均在90%以上,實(shí)現(xiàn)了兩路光束的功率合波。作為低插入損耗合波器件可廣泛應(yīng)用于光通信以及雙包層光纖激光器抽運(yùn)光的注入。

首先介紹了多波長(zhǎng)泵浦的喇曼光纖放大器(fra)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),然后詳細(xì)分析了泵浦模塊的結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)中考慮的問(wèn)題,最后討論了泵浦激光器的功率配置問(wèn)題,以達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的開關(guān)增益、放大帶寬和增益平坦特性等。

研究了百皮秒脈沖在摻鐿雙包層光纖放大器(yddcfa)中的放大特性及非線性效應(yīng)。在1053nm波段,分別對(duì)重復(fù)頻率為70mhz的準(zhǔn)連續(xù)百皮秒信號(hào)和1hz的單脈沖百皮秒信號(hào)進(jìn)行了放大。準(zhǔn)連續(xù)脈沖輸入信號(hào)平均功率為55mw,譜寬為0.016nm,飽和增益為7.02db,使用法布里-珀羅(f-p)干涉儀測(cè)量自相位調(diào)制(spm)效應(yīng)引起的信號(hào)光譜展寬為0.01nm。單脈沖輸入信號(hào)峰值功率為8.1w,在輸出峰值功率為6950w、增益為29.3db時(shí)發(fā)生受激拉曼散射(srs)效應(yīng),利用光纖布拉格光柵拉伸掃描的方法,觀察到spm和srs效應(yīng)引起的光譜變化,利用單模光纖的色散作用分離信號(hào)脈沖和斯托克斯脈沖,對(duì)srs現(xiàn)象進(jìn)行了判斷,解決了單脈沖光譜不易觀察的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,srs效應(yīng)是制約百皮秒脈沖放大的主要因素。

光纖通信放大器

光纖放大器MF-06R規(guī)格書

對(duì)雙向抽運(yùn)拉曼光纖放大器(rfa)的噪聲特性、增益飽和及抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果表明,雙向抽運(yùn)拉曼光纖放大器的噪聲特性介于前向抽運(yùn)與后向抽運(yùn)之間,但主要取決于前向抽運(yùn)方式所導(dǎo)致的噪聲特性;雙向抽運(yùn)方式的飽和功率低于單向抽運(yùn)方式的飽和功率,同前向抽運(yùn)與后向抽運(yùn)提供的增益比例有關(guān);雙向抽運(yùn)方式的抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率同信號(hào)光功率及前、后向抽運(yùn)提供的增益有關(guān),當(dāng)信號(hào)光功率較低時(shí),增加前向抽運(yùn)的比例可取得較高的抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率,而信號(hào)光功率較高時(shí),增加后向抽運(yùn)的比例可取得較高的抽運(yùn)功率轉(zhuǎn)換效率。研究一種配置(情況3)的雙向抽運(yùn)拉曼光纖放大器,可以完全補(bǔ)償100km傳輸線路的損耗(包括無(wú)源器件的損耗),最低光信噪比為30.21db。

基恩士FS-N光纖放大器說(shuō)明書

利用光子轉(zhuǎn)換理論的受激喇曼散射(srs)耦合方程,結(jié)合雙向多波長(zhǎng)泵浦和光纖級(jí)聯(lián)兩種方法,提出了一種新型的具有平坦增益的寬帶光纖喇曼放大器(fra)。采用數(shù)值解法對(duì)100信道的波分復(fù)用(wdm)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真,得到了寬帶增益平坦的功率輸出,為光纖喇曼放大器(fra)增益平坦化提供了一種新的實(shí)現(xiàn)方法。

為了研究多模光纖耦合ld輸出光束通過(guò)空間耦合后的光場(chǎng)分布,分析了多模光纖輸出端面的光場(chǎng)分布,用光學(xué)abcd矩陣討論了多模光束通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的變換特性.并實(shí)驗(yàn)測(cè)量了通過(guò)薄透鏡耦合后的光束分布參數(shù),測(cè)量結(jié)果在束腰附近與計(jì)算結(jié)果相當(dāng)吻合;對(duì)不同薄透鏡的數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn),增加入射光束到透鏡的距離,或者使用短焦距的透鏡,都能起到壓縮光斑尺寸的目的.對(duì)于空間耦合泵浦固體激光器的光纖耦合ld的輸出光束,使用短焦距的透鏡要優(yōu)于使用長(zhǎng)焦距的透鏡.

對(duì)寬帶碲基摻鉺光纖放大器(edtfa)上能級(jí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比進(jìn)行了理論研究,得到了碲基摻鉺光纖放大器上能級(jí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比隨著光纖激活長(zhǎng)度、信號(hào)輸入功率、泵浦功率和纖芯摻雜濃度的演變關(guān)系,分析了上能級(jí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比分布與edtfa信號(hào)增益間的關(guān)系。研究表明,碲基摻鉺光纖內(nèi)的上能級(jí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比分布決定了edtfa的信號(hào)增益。

介紹光纖放大器的類型、放大器的應(yīng)用方式、中繼段增長(zhǎng)的計(jì)算方法以及光纖放大器在工程應(yīng)用中的注意事項(xiàng).

運(yùn)用工程化摻鉺光纖放大器模擬理論方法，基于國(guó)產(chǎn)１４８０ｎｍｌｄ泵源和國(guó)產(chǎn)ｅｒ＾３＋／ａｌ＾３＋共摻雜光纖，從理論和實(shí)驗(yàn)上分析比較了新型兩段級(jí)聯(lián)泵浦與普通單段雙泵兩種結(jié)構(gòu)ｅｄｆａ的增益、功率和限幅特性。兩段級(jí)聯(lián)ｅｄｆａ比單段ｅｄｆａ的增益、３ｄｂ飽和輸出功率和動(dòng)態(tài)范圍分別提高了５ｄｂ、１ｄｂ和１２ｄｂ，泵浦光轉(zhuǎn)換效率改善了２０％。

多模光纖的出射場(chǎng)被描述為高斯-謝爾模型,利用菲涅爾公式分析多模光纖準(zhǔn)直器的出射光場(chǎng),得到其光強(qiáng)按高斯分布的結(jié)果;同時(shí)計(jì)算了多模光纖準(zhǔn)直器的工作距離.對(duì)該器件的設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo).

利用傳像光纖束傳輸圖像,受目前加工工藝限制,不可避免地出現(xiàn)斷絲,斷絲引起的盲元必然造成信息丟失。傳統(tǒng)的中值濾波、均值濾波無(wú)法有效消除盲元。提出一種基于極值的雙模板濾波器,有效地解決了盲元問(wèn)題,并在定位光纖中心位置時(shí)得到運(yùn)用。

線偏振窄線寬光纖放大器在非線性頻率變換和光束合成等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前,非線偏振窄線寬光纖放大器的輸出功率已經(jīng)突破4kw。相對(duì)于非保偏光纖,保偏光纖中的非線性效應(yīng)更強(qiáng),且模式不穩(wěn)定(tmi)閾值更低。因此,基于保偏光纖實(shí)現(xiàn)高功率全光纖線偏振激光輸出更具挑戰(zhàn)性。目前,國(guó)際上公開報(bào)道的全光纖線偏振窄線寬放大器的輸出功率大多為1.5kw左右。2015年11月,國(guó)防科技大學(xué)利用三級(jí)級(jí)聯(lián)相位調(diào)制方案,實(shí)現(xiàn)了1.89kw的線偏振窄線寬激光輸出,但是由于tmi的存在,輸出功率的進(jìn)一步提升受到限制。