摻鉺光纖激光器的動態(tài)模型與仿真技術研究.pdf

1、隨著稀土摻雜光纖和密集波分復用(DWDM)光纖通信技術的發(fā)展與應用，各種結構新穎的光纖激光器技術成為當前光纖與光電子技術領域的一個重要發(fā)展方向。光纖激光器具有與光纖系統(tǒng)完全匹配、潛在的窄線寬、高輸出功率和可調(diào)諧等諸多獨特優(yōu)點，有可能成為未來長距離大容量的超高速光纖通信系統(tǒng)的理想光源。 本文首先對光纖激光器的發(fā)展史和國內(nèi)外的研究進展進行了介紹，分析了已有的幾種主要光纖激光器結構的優(yōu)缺點，在此基礎上對基于高雙折射光纖Sagnac環(huán)的

2、摻鉺光纖激光器設計方案進行了較為深入和詳細的研究，主要工作包括： 1．全面介紹和分析了光纖激光器的工作原理和結構特征，對作為激光器增益介質(zhì)的摻鉺光纖的增益和自發(fā)輻射特性進行了研究，對比分析了摻鉺光纖的不同制作方法和優(yōu)缺點。同時對摻鉺光纖在不同泵浦波長情況下的能級躍遷過程進行了比較。 2．對作為光纖激光器光反饋機構的高雙折射光纖Sagnac環(huán)形鏡的光學特性進行了研究，建立了基于高雙折射光纖Sagnac環(huán)形鏡的理論模型，并對

3、其光學特性進行了仿真。詳細分析了偏振控制器、雙折射光纖和耦合器等器件參數(shù)對光纖Sagnac環(huán)形鏡反射譜和透射譜的影響。 3．對摻鉺光纖中Er<'3+>離子的輻射與吸收截面以及自發(fā)輻射與光增益之間關系進行理論分析。導出了基于高雙折射光纖Sagnac環(huán)形鏡光纖激光器的速率方程，并得出了相應的增益閾值條件和相位條件。 4．從摻鉺光纖激光器的速率方程出發(fā)，結合高雙折射光纖Sagnac環(huán)形鏡的反射和輸出特性，建立了摻鉺光纖激光器動

4、態(tài)模型，并結合MATLAB編程，通過數(shù)值計算和仿真對基于高雙折射光纖Sagnac環(huán)形鏡光纖激光器的諧振腔端面鏡反射模譜、激光光功率譜、上能級粒子數(shù)密度N<,2>，和腔內(nèi)光子密度和光功率的時間演化特性等進行了分析。在此基礎上，對鉺光纖長度、泵浦條件(功率和波長)和功率限制因子等設計參數(shù)對EDFI特性的影響進行了分析，并對EDFI進行優(yōu)化設計。 5．文章的最后得出結論，指出了在此基礎上需要進一步開展的有意義的研究工作，并對光纖激光器