新型光纤半导体复合腔可调谐激光器的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：汞崂签字日期：)。。爹年f月纱日55致谢本论文的工作是在我的导师陈根祥教授的悉心指导下完成的，陈根祥教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来陈根祥老师对我的关心和指导。陈老师在百忙中仍然抽出很多时间对我的

2、科研工作和论文做出指导，并提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。同时在生活上也给予了我很大的关心和帮助，再次向陈根祥老师表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期间，路慧敏、夏涛等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人和朋友，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学lk。1引言二十世纪六十年代末低损耗玻璃光纤【1】和激光技术的诞生12】【31，标志着人类光纤通讯时代的到来。由于光纤通信系统所拥有的巨大带宽优势，对相关光电子器件技术的研究受到了高度重视，并得到了迅速的发展【4】。光纤通信中的关键器件包括光源、光纤、光

3、接收器，光电检测器等。自然界中的光源很多，如太阳光，火光，灯光等等。但这些光源的频率和相位都是杂乱的，互不相关的，不能作为光通信系统使用的光源。只有方向一致，单色性好的相干光源，也就是激光，才适合光通信系统使用。早在上世纪50年代人类就开始研究激光器，目前光纤通信系统主要使用半导体激光器作为光源。半导体激光器是以直接带隙半导体材料构成的PN结为工作物质的一种小型化激光器。目前，半导体激光器技术已经非常成熟，它有转换效率高，覆盖波段范围广，使用寿命长，可直接调制以及体积小，重量轻，成本低廉等优点151。半导体激光器主要用作光通信系统，激光打印机和条型码扫描器和cD唱

4、机等设施中的光源。1．1光纤通信技术的发展二十世纪九十年代，EDFA的应用引发了光纤通信发展史上的一场革命，使得WDM光纤通信系统成为现实。采用波分复用(WDM)技术，可以使系统扩容成本大幅度降低。我国首先在长途干线上装用了掺饵光纤放大器(EDFA)+DWDM系统，以延长传输距离和扩大传输容量，得到了很好的效果。短短几年，DWDM技术从数Gb／s发展到Tb／S甚至更高。我国的研究机构多年来一直紧跟DwDM系统的发展，在DWDM技术的研究和实验领域取得了很大的进展，大大缩短了与国际先进水平的距离。通过采用在一根光纤上同时传输多个十分邻近波长通道的WDM技术可以使光纤

5、的传输容量得到数十甚至上百倍的增长。增加光纤中的波长通道数目与单一波长通道传输速率的增加并不对立，也不会造成系统复杂性的成倍增加，仅通过更换发送和接收端的终端设备即可实现系统容量的大幅度提升。在长距离光纤传输过程中各波长通道间的非线性相互作用不容忽视，但这种影响只在光纤的零色散波长附近才较为显著，可以通过引入适当的色散量加以克服，色散所引起的信号弥散则采用各种色散管理技术加以消除。从20世纪90年代中期至今，对与WDM有关的各种器件和技术的研究与开发一直是光纤通信技术发展的最主要方向之一。为拓展WDM系统的工作波长范围，充分发掘光纤所有低损耗窗口上的通信潜力，有关

6、短波波段(s波段)(1470'--1530nm)、长波波段(L波段)0570---1610nm)和1300nm波段的掺杂光纤放大器、光纤Raman放大器、符合ITU．T波长建议的单频单偏振宽带可调谐激光器技术、各种波长复用／解复用技术、波长转换和上下话路技术等适应DWDM技术发展需要的器件与技术是目前光纤通信技术领域的重点研究方向。波分复用(WDM)技术利用了一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波的特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段，每个波段用作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。其实质是在光纤上进行频分复用f6l。每个波长相互间有一定的间隔(1

7、Tu—T建议波长间隔有3．2nm、1．6nm、0．8nm等，这样不同波长的光信号便可避免引起路际干扰)，通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有差别。在发送端，合波器把不同波长合在一起，送入一根光纤进行传输；在接收端，再用分波器将这些不同波长承载不同信号的光载波分开的复用方式，实现高速率、大容量的有效传输。只要合波器和分波器的性能设计得当，不同波长的光信号便可不受干扰的传输，从而实现一根光纤可传多路光信号的目的171。从简单的意义来说，WDM就是使用光器件和设备代替电设备，实现高速率、大容量信号的有效传输。为了增加传输信道，各路波长之间的间隔非常小，密集WD

8、M(DWD