光纖放大器中寬頻帶激光脈沖放大研究.pdf

1、光纖放大器由于具有高效率、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械和熱穩(wěn)定性好，以及與單模光纖耦合良好等優(yōu)點(diǎn)在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。大容量、超長距離全光通信系統(tǒng)和超快激光的需求極大的刺激了寬頻帶光纖放大器的研究。寬頻帶激光是高功率光纖放大器的發(fā)展趨勢；隨著輸入脈沖的帶寬不斷增大；放大過程中由于豐富的非線性效應(yīng)使脈沖頻譜極大的展寬。在這種趨勢下，增益介質(zhì)的帶寬和非均勻加寬效應(yīng)在放大過程中的作用越來越明顯，因此分析增益帶寬以及非均勻加寬效應(yīng)對寬帶脈沖放大的影響就顯

2、得很重要了。本文主要研究了光纖放大器中寬頻帶激光脈沖的放大，取得的主要成果如下： 第一，建立了一種描述寬頻帶激光脈沖放大特性的理論模型。已有的Ginzburg-Landau方程僅能描述皮秒脈沖的放大，當(dāng)脈沖的帶寬較大時或與放大器的增益帶寬相接近時，Ginzburg-Landau方程就不適用了。我們建立的寬頻帶激光脈沖放大模型在推導(dǎo)過程中沒有作增益帶寬近似，因此，可用于計算寬頻帶脈沖的放大。此外，基于寬頻帶脈沖放大的物理模型開發(fā)了

3、能模擬光脈沖線性和非線性傳輸過程的程序。 第二，利用建立的寬帶激光脈沖放大的理論模型，采用分步傅里葉方法研究了增益帶寬、脈沖的初始啁啾、失諧以及增益系數(shù)等因素對脈沖頻譜的影響。理論結(jié)果表明，放大器有限的增益帶寬是脈沖質(zhì)量的主要限制，它使得寬帶脈沖頻譜產(chǎn)生畸變，由此影響了壓縮效率。初始啁啾使脈沖的頻譜趨向于對稱，并減緩了頻譜的展寬。當(dāng)脈沖的載頻和增益介質(zhì)的中心頻率不重合時，增益帶寬越窄，脈沖頻譜畸變越嚴(yán)重。隨著放大器增益系數(shù)的增加

4、，在一定情況下產(chǎn)生超連續(xù)譜。 第三，研究了寬帶啁啾脈沖在非均勻加寬介質(zhì)中的放大特性。在啁啾較大時，啁啾脈沖在時域和頻域滿足線性關(guān)系。利用啁啾脈沖的這種線性關(guān)系，將總的啁啾脈沖看成是由一系列時間上依次排列的準(zhǔn)單色子脈沖所組成，利用已有的準(zhǔn)單色脈沖放大模型來計算非均勻加寬系統(tǒng)中的脈沖放大。結(jié)果表明，非均勻加寬系統(tǒng)中輸出脈沖的前后沿對稱；隨著脈沖帶寬的增加，增益變窄效應(yīng)和脈沖畸變越來越顯著，且脈沖波形過渡到增益介質(zhì)的線型形狀。