基于W型光纖的S波段光纖激光器的理論和實驗研究.pdf

1、伴隨著數(shù)字化時代的到來，爆炸性增長的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)對現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。作為增加通信容量的途徑之一，S波段光纖有源器件的研制越來越引起人們的注意。由于其特殊的包層折射率凹陷結(jié)構(gòu)，W型摻鉺光纖具有長波長基模截止特性，能夠有效地抑制C波段增益，是實現(xiàn)S波段有源器件的一種有效手段。在國家自然科學基金項目“Er/Yb共摻W型光纖及S波段光子器件的研究”(項目編號：60677014)支持下，本論文主要在以下三個方面開展了研究：

2、　　 1從麥克斯韋方程組出發(fā)推導了W型光纖中的電場分布，計算得到了W型光纖的各個特性參數(shù)。
　　 利用試探法求解了W型光纖中導模傳播常數(shù)，進而研究了光纖中的模場分布情況。研究了光纖幾何參數(shù)和折射率分布對導模有效折射率、截止波長和模場半徑的影響。
　　 W型光纖截止波長和模場半徑對纖芯參數(shù)的變化極為敏感，預制棒制成后可以通過在拉絲過程中控制纖芯的幾何尺寸來調(diào)整截止波長的位置。
　　 2模擬了彎曲的W型光纖中電場分

3、布和傳播常數(shù)的變化，并對光纖的彎曲損耗特性進行了研究。
　　 基于微擾理論模擬了彎曲對W型光纖電場分布的影響。光纖彎曲使得電場向包層擴散。傳輸波長越長、彎曲半徑越小，電場擴散越劇烈。
　　 采用天線模式理論模擬了彎曲光纖中損耗系數(shù)對波長和彎曲半徑的依賴關(guān)系。W型光纖中長波彎曲損耗對彎曲半徑的變化非常敏感，隨著波長增加和半徑減小呈指數(shù)關(guān)系增大。這種性質(zhì)可以用來修正光纖工藝誤差引起的截止波長的誤差。
　　 3對基于W

4、型摻鉺光纖的S波段光纖激光器進行了理論模擬和實驗研究
　　 考慮鉺離子結(jié)對效應，在功率傳輸方程中加入彎曲損耗的影響，模擬了增益光纖彎曲對激光器輸出功率特性的影響。隨著光纖彎曲半徑的減小，C波段的增益被抑制，S波段出現(xiàn)激光激射。
　　 利用9.4m長W型摻鉺光纖構(gòu)建了可調(diào)諧S波段光纖激光器。采用后向泵浦結(jié)構(gòu)，光纖法布里珀羅濾波器作為調(diào)諧元件。實驗中通過擠壓光纖環(huán)的形狀來提高S波段增益。泵浦功率113mW時，得到了38nm的