光纖中基于相干布居振蕩效應(yīng)的快慢光研究.pdf

1、光纖中基于相干布居振蕩效應(yīng)的光速調(diào)控技術(shù)以其靈活性好、具有多種調(diào)控方式、實(shí)現(xiàn)條件簡(jiǎn)單的特點(diǎn)及其在通信領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，成為光纖中光速調(diào)控的研究熱點(diǎn)。本論文從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)光纖中基于相干布居振蕩效應(yīng)(CPO)的光速調(diào)控進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容如下：
　　 1．相干布居振蕩效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光速調(diào)控的理論研究理論模擬研究了摻鉺光纖中基于CPO效應(yīng)的光速調(diào)控特性。首先從鉺離子能級(jí)粒子數(shù)速率方程出發(fā)，結(jié)合泵浦光和信號(hào)光的傳輸方程，建立了基于

2、CPO效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光速調(diào)控的理論模型，給出了信號(hào)光相對(duì)超快量的數(shù)值解表達(dá)式。該數(shù)值解表明，相對(duì)超快量隨調(diào)制頻率的變化而變化，并且這一變化關(guān)系將受到泵浦光功率、光纖長(zhǎng)度、信號(hào)光功率等因素的影響。
　　 在理論模型基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)值模擬，主要研究了泵浦光功率、光纖長(zhǎng)度、信號(hào)光功率等因素對(duì)信號(hào)光相對(duì)超快量的影響情況。結(jié)果表明，泵浦光功率的大小將決定信號(hào)光產(chǎn)生延遲或者超快現(xiàn)象，并且影響最優(yōu)調(diào)制頻率的大小。在一定的泵浦光功率下，隨光纖長(zhǎng)度的增加，

3、信號(hào)光的相對(duì)超快量會(huì)先增加后減小，甚至出現(xiàn)延遲現(xiàn)象。光纖長(zhǎng)度和泵浦光功率是通過(guò)影響信號(hào)光在光纖中傳輸時(shí)的增益和吸收來(lái)影響信號(hào)的延遲或超快，這兩個(gè)因素具有非獨(dú)立性。此外，在無(wú)泵光情況下，隨信號(hào)光功率增加，信號(hào)的相對(duì)超快量先增加后減小。此外，隨信號(hào)光功率增加，信號(hào)光最優(yōu)調(diào)制頻率向高頻移動(dòng)。
　　 2．相干布居振蕩效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光速調(diào)控的實(shí)驗(yàn)研究通過(guò)選擇不同摻雜濃度和長(zhǎng)度的摻鉺光纖作為慢光介質(zhì)，開(kāi)展了基于相干布居振蕩效應(yīng)的光速調(diào)控的實(shí)驗(yàn)研究

4、。主要研究了泵浦光功率、光纖長(zhǎng)度、信號(hào)光功率等因素對(duì)信號(hào)光超快量的影響情況。同時(shí)對(duì)高摻鉺光纖中出現(xiàn)的光速隨調(diào)制頻率增加由慢光向快光轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象進(jìn)行研究。其次研究了低摻雜濃度光纖級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的光速調(diào)控特點(diǎn)。
　　 實(shí)驗(yàn)上研究了不同泵浦光功率下信號(hào)相對(duì)超快量隨調(diào)制頻率的變化情況。研究表明，在低泵浦功率情況下，信號(hào)光將只獲得延遲現(xiàn)象；當(dāng)泵浦光功率達(dá)到某個(gè)閾值時(shí)，信號(hào)光開(kāi)始出現(xiàn)超快現(xiàn)象，該閾值的大小與光纖濃度、光纖長(zhǎng)度等因素有關(guān)。當(dāng)泵光功率低

5、于該閾值時(shí)，隨著泵光功率增加，信號(hào)光延遲量逐漸減??；當(dāng)泵光功率高于閾值時(shí)，隨泵光功率增加，信號(hào)光超快量逐漸增加，并且存在功率飽和效應(yīng)，飽和之后超快量開(kāi)始下降。此外，泵光功率的大小會(huì)影響信號(hào)最優(yōu)調(diào)制頻率，隨泵光功率增加，最優(yōu)調(diào)制頻率逐漸向高頻移動(dòng)。
　　 實(shí)驗(yàn)上研究了不同光纖長(zhǎng)度下，信號(hào)光的相對(duì)超快量隨調(diào)制頻率的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于某種摻雜濃度的光纖，在一定泵浦光功率下，存在一個(gè)最優(yōu)光纖長(zhǎng)度，使信號(hào)光獲得的超快量最大。當(dāng)光

6、纖長(zhǎng)度增加時(shí)，信號(hào)超快量反而下降，直到信號(hào)光在整個(gè)調(diào)制頻率范圍內(nèi)均獲得延遲。這與理論上模擬光纖長(zhǎng)度對(duì)信號(hào)光超快量影響的結(jié)果相吻合。
　　 研究了對(duì)高摻鉺濃度的光纖研究信號(hào)相對(duì)超快量隨調(diào)制頻率的變化情況，結(jié)果表明，對(duì)一定濃度的摻鉺光纖，存在一個(gè)980nm泵光功率范圍，在這個(gè)泵光功率范圍內(nèi)，隨著調(diào)制頻率的增加信號(hào)光將由慢光轉(zhuǎn)化為快光。該泵光功率范圍大小與光纖摻雜濃度有關(guān)，摻雜濃度越高，該功率范圍越大。
　　 實(shí)驗(yàn)研究了低摻鉺