光波導放大器的增益特性研究與制作.pdf

1、光通信器件的集成化是現(xiàn)代光通信的發(fā)展方向。工作于1.55μm光通信窗口的摻鉺集成光波導放大器(EDWA)是繼摻鉺光纖放大器(EDFA)、半導體光放大器之后的又一新型光放大器,近年來引起人們極大的興趣。
　　摻鉺光波導放大器具有損耗低、單位長度增益高、體積小、成本低、噪聲系數(shù)低、很小的極化相關性，便于集成等特點，正受到越來越廣泛的關注。隨著通信技術的發(fā)展，EDWA將在通信領域發(fā)揮越來越大的作用。它能夠非常容易地與隔離器、相位陣列波導

2、、分插復用器、調制器、光開關等損耗器件集成在同一基片上，從而制成多種光通信集成有源器件。研究表明磷酸鹽玻璃是鉺離子的良好基質，可進行高濃度的摻雜。雖然鉺離子在磷酸鹽玻璃中具有較大的發(fā)射截面，但對波長為980nm泵浦光來說，其吸收截面較小，可用鐿離子與之摻雜來補充這一不足。
　　本文對摻鉺磷酸鹽波導放大器的關鍵技術進行研究。由速率方程得出光波導放大器的增益公式，分析影響放大器增益的各個因素。主要從鉺鐿離子的摻雜濃度，放大器的結構及泵

3、浦功率三方面加以討論。實驗上采用銀膜電場輔助離子交換方法制作玻璃波導。主要的研究內容有：
　　1．對放大器的結構進行設計分析，為了縮小器件的尺寸，提高放大器的增益，在一塊很小的基片上制作彎曲波導。采用BPM軟件模擬光場在彎曲波導中的分布，用保角變換和射線法計算其彎曲損耗及增益，最后對不同結構的彎曲波導進行比較。理論證明在彎曲半徑大于2mm的情況下，彎曲波導所引起的輻射損耗很小。
　　2．對泵浦方式進行改進，基于鄰近波導間的耦

4、合原理，提出一種能在整個波導長度上泵浦功率逐漸耦合進信號光波導中的耦合結構。在這種設計中，泵浦光從一個非吸收泵浦光的波導逐漸耦合進臨近的放大波導中。用耦合模理論(CMT)處理兩個平行波導之間的耦合。與端部泵浦方法相比，該方法不但可以提高放大器的增益，而且可以進一步提高降低泵浦功率。
　　3．實驗上采用銀膜電場輔助離子交換方法制作光波導。通過實驗操作及理論分析，銀膜電場輔助離子交換方法制作玻璃波導具有以下優(yōu)點：銀膜離子交換可以完全采