基于光波調(diào)控技術(shù)的光纖參量放大增益特性研究.pdf

1、光纖參量放大(FOPA)是一種基于光纖四波混頻(FWM)效應(yīng)的新型光放大技術(shù)，具有工作波長(zhǎng)范圍靈活、對(duì)信號(hào)的比特率和調(diào)制格式完全透明、高增益、大帶寬、低噪聲系數(shù)、高相敏特性等顯著優(yōu)點(diǎn)，并在全光信號(hào)處理方面具有廣泛的應(yīng)用，被認(rèn)為是最適合未來超長(zhǎng)距離密集波分復(fù)用系統(tǒng)(DWDM)和全光網(wǎng)絡(luò)的光放大技術(shù)之一。因此，作為一種新型的光放大技術(shù)，光纖參量放大技術(shù)成為近年來新的研究熱點(diǎn)。而如何提高并優(yōu)化光纖參量放大過程的增益成為研究的重點(diǎn)。鑒于此，本論

2、文圍繞光纖參量放大過程中的光波調(diào)控的技術(shù)方法，致力于研究分析其對(duì)增益特性的影響。其目的是設(shè)計(jì)優(yōu)化光纖參量放大過程增益的方案并從理論上和實(shí)驗(yàn)上對(duì)其進(jìn)行深入研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下:
　　深入研究了光纖參量放大過程的基本理論，概述了光纖參量放大過程的基本原理及主要結(jié)構(gòu)，介紹了四波混頻的基本機(jī)理，并在此基礎(chǔ)上分別分析了單泵浦光纖參量放大過程和雙泵浦光纖參量放大過程的理論模型，同時(shí)分別分析了他們?cè)诳紤]泵浦消耗和不考慮泵浦消耗

3、時(shí)的增益特性以及相位匹配條件，給出了不考慮泵浦消耗時(shí)的解析解，并分別搭建和研究了單泵浦結(jié)構(gòu)和雙泵浦結(jié)構(gòu)的光纖參量放大實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
　　給出了采用光波調(diào)控方式的光纖參量放大過程的方案，在不考慮泵浦消耗時(shí)推導(dǎo)了基于光波調(diào)控技術(shù)的通用傳輸矩陣，給出了不考慮泵浦消耗時(shí)信號(hào)光的增益表達(dá)式，并通過仿真分析得到了增益的優(yōu)化。
　　應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)G.652單模光纖(SSMF)與高非線性光纖(HNLF)級(jí)聯(lián)，分別設(shè)計(jì)了單泵浦和雙泵浦的光纖參量放大方案

4、，理論分析了采用SSMF前后對(duì)系統(tǒng)增益的影響，并發(fā)現(xiàn)了梳狀譜結(jié)構(gòu)的增益譜;同時(shí)從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了采用SSMF級(jí)聯(lián)時(shí)對(duì)光纖參量放大系統(tǒng)的影響。
　　設(shè)計(jì)了對(duì)泵浦光進(jìn)行相位控制的光纖參量放大系統(tǒng)的方案。利用傳輸矩陣法分析相移光柵的傳輸特性，應(yīng)用泵浦光相移(PPS)的方法，實(shí)現(xiàn)了平坦化的系統(tǒng)增益;同時(shí)分析了通過相移光柵對(duì)泵浦光進(jìn)行相移前后的光波的變化，結(jié)果表明:采用PPS后，相位失配得到了補(bǔ)償，并且信號(hào)光的增益得到了提高;通過分析采用PPS

5、前后的信號(hào)光的增益譜特性，獲得了采用PPS后的更加平坦化的增益譜。
　　提出了調(diào)控閑頻光優(yōu)化光纖參量放大過程增益的方案，分別對(duì)閑頻光的相位和功率的調(diào)節(jié)兩方面來優(yōu)化系統(tǒng)的增益特性。提出了采用光濾波器抑制閑頻光的單泵浦FOPA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，通過在兩段HNLF間引入光濾波器，提高了信號(hào)光的增益和泵浦光向信號(hào)光的能量轉(zhuǎn)換效率，并實(shí)現(xiàn)了增益帶寬的優(yōu)化。提出了利用相移光柵對(duì)閑頻光同時(shí)移相和反射的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究結(jié)果表明:引入相移光柵后，補(bǔ)償了光波