基于半导体光放大器的多波长光纤激光器的研究

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1、摘要多波长光源是密集波分复用传输系统的核心技术之一。本论文主要围绕多波长光纤激光器进行了以下几个方面的研究：一、基于半导体光放大器(SOA)的多波长光纤激光器的理论研究1)用数值计算的方法对SOA的静态增益饱和特性进行了深入的研究，首先分析了SOA的注入电流、入射光功率、以及有源区长度对其载流子浓度和增益的影响；然后讨论了双光束同向和相向入射时SOA载流子浓度和其中·光束增益变化的情况；最后分析了在两只SOA级联情况下，注入电流、以及不同3dB增益带宽的SOA级联顺序对总增益的影响。2)给基于SOA的光纤环形腔激光器(SFRL)建立理论模型，并对其具有短期稳定性这一特点

2、进行分析。二、基于SOA的多波长光纤激光器的实验研究1)分别对三只不同内部参数的SOA构建多波长光纤激光器并进行实验，对实验结果进行了对比。讨论了SOA的注入电流、增益峰值波长、3dB增益带宽、激光腔内损耗及其他内部参数对多波长光纤激光器输出结果的影响。得到了基本符合ITU．T标准间隔100GHz的18个波长输出，各信道输出功率不平坦度媸dB，多波长中心位于1554．293nm附近，输出的多波长基本上都在C带，各波长线宽约为0．102nm，信噪比(SNR)大于15dB。通过调节激光腔内的偏振控制器，实现了这组波长在50GHz范围内的整体连续可调谐。2)把三个不同参数的S

3、OA两两结合进行级联，分为六种情况，构建相应的多波长光纤激光器并进行实验，对实验结果进行了对比。分析了两只SOA的注入电流、峰值增益波长、3dB增益带宽、以及级联的顺序对多波长光纤激光器输出结果的影响。并且和基于单只SOA的多波长光纤激光器输出结果进行了对比分析。成功得到了两组多波长输出，其中一组为基本符合ITU．T标准间隔100GHz的26个波长输出，各信道输出功率不平坦度础dB，多波长中心位于1566．599nm，输出多波长位于C+L带，各波长线宽约为0．102nm，信噪比大于25dB；另一组为基本符合ITU．T标准间隔100GHz的25个波长输出，各信道输出功率不

4、平坦度<±3dB，多波长中心位于1575．468nm，输出多波长位于L带，各波长线宽约为0．102nm，信噪比大于20dB。3)构建了基于三只SOA级联结构的多波长光纤激光器。对三只SOA不同级联顺序下相应的多波长光纤激光器的输出结果进行了对比分析。关键词：多波长光纤激光器、半导体光放大器、增益饱和效应、高双折射光纤环形镜、密集波分复用ABSTRACTMulti—wavelengthlightsourceisacoretechnologyindensewavelengthdivisionmultiplexingtransmissionsystems．Thisdisser

5、tationisfocusedonmulti—wavelengthfiberlasers，whichinclude：1．Thetheoreticalresearchonsemiconductoropticalamplifier(SOA)-basedmulti-wavelengthfiberlaser1)ThestaticgainsaturationinSOAsisnumericallysimulated．Firstly，thesimulationresultsofSOAgainandcarrierdensityversusinjectedcurrent，theinput

6、opticalpowerandthelengthoftheactiveregionaregiven．Secondly，thecaseofdualcontinuouswaveinputisalsodiscussed．TheSOAcarrierdensityintheactiveregionandgainofthebeamareanalyzedunderCO-propagatingandcounter-propagatingconfiguration．Finally，theeffecttothetotalgainbyinjectedcurrentandcascadedseq

7、uenceinthetwoSOAswithdifferent3dBgainbandwidthsisalsoanalyzed．2)TheoreticalmodelfortheSOA-basedfiberringlaser(SFRL)isestablished，anditsshort-termstabilityisanalyzed．2．ExperimentalresearchonSOA—basedmulti—wavelengthfiberlaser1)Themulti-wavelengthfiberlasersabouttheSOAswith