寬帶光纖光源的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著光傳感、光通信技術(shù)的發(fā)展，高功率、高穩(wěn)定性、寬帶寬的光源越來越重要。帶寬較寬且平坦的光源在光通信中起著重要作用，中心波長比較穩(wěn)定的超寬帶光源在光纖陀螺儀中有著重要的應用。由于摻雜光纖光源具有發(fā)射譜穩(wěn)定、帶寬較寬、功率較高、成本低、方便與光纖通信系統(tǒng)耦合等一系列優(yōu)點而引起科學家廣泛研究，因此基于摻雜光纖的寬帶光源在光電子器件應用中有廣闊的前景。
　　本文主要研究基于摻雜光纖的寬帶光源。通過研究部分稀土元素和過渡金屬元素的發(fā)光性質(zhì)

2、，我們提出 Nd3+-Er3+-Tm3+共摻、Bi3+-Bi2+-Bi+-Ti3+共摻、摻 Pr3+光纖系統(tǒng)并對其進行了理論建模，通過使用MATLAB編程求解數(shù)學模型，獲得了超寬放大的自發(fā)輻射譜，并在此基礎(chǔ)上分析了影響發(fā)射譜功率的因素。論文的主要工作可分為以下三部分。
　　第一部分主要研究多種稀土元素摻雜的光源。根據(jù)對稀土元素的深入研究，選取了分別在原始波段(O帶)、常規(guī)波段(C帶)和短波長波段(S帶)等通信波段有發(fā)射譜的釹元素、

3、鉺元素和銩元素，利用它們共摻達到覆蓋多個通信波段的發(fā)射譜。由實驗數(shù)據(jù)計算其在硅酸鹽里吸收和發(fā)射截面系數(shù)。在分析討論稀土元素之間的能量轉(zhuǎn)移及交叉馳豫過程的基礎(chǔ)上對 Nd3+-Er3+-Tm3+多摻雜系統(tǒng)建立數(shù)學模型。使用MATLAB求解數(shù)學模型，得到系統(tǒng)的輸出結(jié)果并對影響自發(fā)輻射譜的因素進行了討論。
　　第二部分工作主要集中在對金屬元素鉍(Bi)和鈦(Ti)的研究。800nm泵浦光激發(fā)下，Bi離子于1200-1600nm近紅外波段有

4、發(fā)射譜。覆蓋了O、S、E到C以及L多個通信窗口。此外在280nm波長的光泵浦下，鉍離子能夠發(fā)射藍綠、橙、紅等顏色的熒光。鈦在波長761nm處也有3dB帶寬180nm的發(fā)射譜，因此可以利用鉍和鈦共摻來實現(xiàn)可見光及通信波段的光源。文中詳細列出鉍及鈦的能級躍遷圖，由實驗得到它們在硅酸鹽中的發(fā)射譜，由McCumber理論算得鉍及鈦在硅酸鹽中的發(fā)射以及吸收截面系數(shù)。對Bi3+-Bi2+-Bi+-Ti3+共摻光纖建立數(shù)學模型來研究它的ASE性質(zhì)。<