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(shí)驗(yàn)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(yán)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(kāi)辟新的通信波段-S波段,S波段有源器件的研制越來(lái)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(zhǎng)波長(zhǎng)基模截止的特性,可以用來(lái)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(dòng),從而得到S波段的增益。在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“Er/Yb共摻W型光纖及S波段光子器件研究”(60677014)支持下,本

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

3、射率、導(dǎo)模傳播常數(shù)、模場(chǎng)分布。
　　 在理論模擬結(jié)果的指導(dǎo)下,采用MCVD工藝結(jié)合溶液摻雜技術(shù),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(shí)驗(yàn)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(jì)算W型摻鉺光纖的重疊因子以及彎曲損耗,進(jìn)而采用龍哥庫(kù)塔法計(jì)算沿著摻鉺光纖的場(chǎng)演

4、化。
　　 分別研究了由光纖彎曲導(dǎo)致的光纖橫截面模場(chǎng)分布的改變和彎曲損耗對(duì)放大器性能的影響。橫截面模場(chǎng)分布的改變對(duì)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(shí)驗(yàn)研究
　　 在對(duì)W型光纖熒光光譜隨彎曲半徑變化研究的基礎(chǔ)上,用S波段可調(diào)諧激光器作為信號(hào)源,對(duì)S波段放大器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。優(yōu)化設(shè)計(jì)并比較了單級(jí)、兩級(jí)級(jí)聯(lián)放大器的結(jié)構(gòu)。兩級(jí)部