光纖參量放大器增益與時域特性研究.pdf

1、光纖參量放大器(FOPA)是一種基于光纖中四波混頻效應(yīng)的新型非線性全光放大器。由于其高增益、大帶寬、低的噪聲指數(shù)等優(yōu)良特性，使它有望成為新型的全光放大器以及全光信號處理中有用的光器件。但在光纖參量放大器應(yīng)用于實(shí)際的過程中也出現(xiàn)了一些急需解決的問題：如偏振敏感性的影響、溫度的影響、高功率下其它非線性效應(yīng)對FOPA的影響，以及應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)中不同信道之間的串?dāng)_和信號光的飽和效應(yīng)的影響，等等。本文在較為全面綜述前人研究成果的基礎(chǔ)上，對飽和

2、放大情形下FOPA的增益和帶寬特性，以及信號脈沖在FOPA中的變化進(jìn)行了研究。取得的主要成果如下： 1.FOPA在不同近似時所用模型不同，為了既突出FOPA的主要物理過程又不至于使模型過于復(fù)雜，我們基于單抽運(yùn)光參量放大模型和包含色散的參量放大模型，自主開發(fā)了既能模擬參量放大增益譜特性，又能顯示脈沖在放大器中波形變化過程的計算機(jī)程序。 2.分析了飽和放大情形下FOPA的增益和帶寬特性，給出了增益譜隨光纖長度、輸入信號光功率

3、以及抽運(yùn)光波長與零色散波長偏離之間的關(guān)系。在飽和放大中，由于抽運(yùn)光功率的損耗，增益的整體值小于小信號放大時的增益值，信號光增益譜的可用帶寬減少，在某些波長處由于信號光功率向抽運(yùn)光回流，信號光的增益譜在可用帶寬范圍內(nèi)出現(xiàn)了旁瓣。在實(shí)際應(yīng)用時，光參量放大器很容易工作在飽和放大區(qū)，因此信號光增益譜的這些變化能夠?qū)纬檫\(yùn)光參量放大器的設(shè)計提供有益的幫助。 3.研究了FOPA的時域特性，對參與參量放大時信號光波形沿光纖放大器的變化進(jìn)行了分

4、析。為了使研究更具有一般性，使用了包含色散的歸一化模型。通過數(shù)值計算得到了連續(xù)光FOPA在小信號條件下和飽和放大時脈沖形狀的變化。此外，考慮了相位失配對FOPA時域特性的影響。重點(diǎn)研究了信號光為超短脈沖而抽運(yùn)光為連續(xù)光時，F(xiàn)OPA中信號光波形隨傳輸距離的演變。分析了在脈沖較短時可能出現(xiàn)的信號光與抽運(yùn)光的走離，以及信號光較大的群速度色散對其在參量放大過程中脈沖波形變化的影響。最后，分析了信號的初始脈沖啁啾對脈沖在放大過程中演化的影響。FO