光纖通信中的某些光傳輸問(wèn)題及光纖光柵外腔半導(dǎo)體激光器.pdf

1、該文提出了利用分步傅里葉方法計(jì)算光脈沖在光纖中傳輸時(shí)間窗口的選取方法，給出了正確模擬光脈沖通過(guò)不同長(zhǎng)度的光纖后光脈沖的變化所要選取的時(shí)間窗口（即計(jì)算過(guò)程中所取的積分上下限之差）.在此基礎(chǔ)上，對(duì)不同的光脈沖在光纖中的傳輸進(jìn)行了數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)前人得出的超高斯光脈沖在光纖中傳輸會(huì)由于色散而產(chǎn)生脈沖形狀扭曲這一結(jié)論是錯(cuò)誤的，并指出了錯(cuò)誤的原因所在.人們?cè)趯?duì)光脈沖在光纖中傳輸演變的理論研究過(guò)程中，常常假定入射光脈沖具有高斯型分布.但在實(shí)際的光通信

2、系統(tǒng)中，人們常采用由直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的光脈沖作為信號(hào)脈沖，而實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種脈沖具有比高斯脈沖更為陡峭的前沿和后沿，其脈沖形狀更接近于超高斯分布，并且通常還帶有一定量的啁啾.因而在研究這種脈沖在光纖中的傳輸特性時(shí)，用超高斯分布來(lái)模擬更接近物理事實(shí).Agrawal等人曾對(duì)脈沖邊沿變化較緩的超高斯脈沖在光纖中的傳輸特性進(jìn)行了一些初步研究，但是沒(méi)有深入下去.而對(duì)具有更加陡峭邊沿的超高斯入射脈沖在光纖中的傳輸特性的研究卻未見(jiàn)報(bào)道.該文通

3、過(guò)合理地選擇入射脈沖的時(shí)間窗口，研究了超高斯光脈沖在普通單模光纖中的傳輸特性.法布里—珀羅濾波器（FPF）因其在光纖通信、光信息處理等諸多領(lǐng)域方面的應(yīng)用而受到人們的廣泛關(guān)注.對(duì)于光脈沖通過(guò)法布里—珀羅濾波器后的時(shí)域和頻域特性已有不少報(bào)道，然而我們注意到，在這些研究中激光通常被當(dāng)作平面波.而實(shí)際上激光光束近似為厄米—高斯光束或拉蓋爾-高斯光束，其基模為高斯光束.基于此，同時(shí)考慮到在應(yīng)用中光束正入射FPF的情況往往是很難達(dá)到的，該文就高斯光

4、束斜入射FPF后的透射光強(qiáng)分布進(jìn)行研究.隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體光放大器（SLA）的性能已得到極大改善.SLA已被廣泛地應(yīng)用到光纖通信系統(tǒng)的眾多領(lǐng)域，由于其在高速光開(kāi)關(guān)、全光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換、2R或3R再生以及在線放大等諸多方面均具有廣闊的應(yīng)用前景因而倍受人們關(guān)注.描述SLA對(duì)超短光脈沖的動(dòng)態(tài)響應(yīng)這一過(guò)程的最初的理論模型是由Agrawal和Olsson提出的，該模型包含了由于受激輻射消耗載流子引起的SLA增益飽和.該文綜合近十年來(lái)的相關(guān)研究

5、結(jié)果，提出了一較為完善的模型——包含了受激輻射消耗載流子引起的SLA增益飽和、帶內(nèi)載流子受熱和頻譜燒孔引起的增益壓縮、增益非對(duì)稱和漂移、隨位置和時(shí)間變化的載流子壽命等物理機(jī)制，并進(jìn)行了相關(guān)研究.隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜萘空诔掷m(xù)穩(wěn)定地提高，因此運(yùn)用波分復(fù)用（WDM）技術(shù)提高光纖通信的容量已經(jīng)成為光纖通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn).ITU-T標(biāo)準(zhǔn)中WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的信道間距為0.8nm-1.6nm，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際使用的信道帶寬，例如一個(gè)

6、帶寬為5GHz的信道在1.55μm波段只占據(jù)了約0.04nm的波長(zhǎng)范圍，因而導(dǎo)致大部分的帶寬被浪費(fèi).考慮到將來(lái)信息傳輸容量的急劇增長(zhǎng)，因此不僅要拓展可復(fù)用的波長(zhǎng)范圍，而且信道間距也需要降低（如在1.55μm波段降到50GHz（約0.4nm）或25GHz（約0.2nm）甚至更低）.在這樣的密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)中，具有更高精確度和更穩(wěn)定激射波長(zhǎng)的相干光源顯得尤為重要.這些年來(lái)，光纖光柵外腔半導(dǎo)體激光器（FGESL）作為DWDM系統(tǒng)可

7、供選用的光源之一已受到人們的廣泛關(guān)注并已開(kāi)展了一些相關(guān)的研究.由于FGESL的激射波長(zhǎng)主要由光纖光柵（FG）的布拉格波長(zhǎng)確定，因此選擇具有合適布拉格波長(zhǎng)的FG就能使FGESL的激射波長(zhǎng)處于預(yù)置波長(zhǎng)處.同時(shí)，由于FG的布拉格波長(zhǎng)受溫度變化的影響相對(duì)較小（約0.01nm/℃），因此FGESL與DFB-LD相比具有更高的溫度穩(wěn)定性.盡管FGESL具有這些優(yōu)點(diǎn)，但是由于其本質(zhì)上還是屬于外腔激光器，因此仍具有外腔激光器通常存在的激射波長(zhǎng)的不穩(wěn)定、