镱铒共掺硫族玻璃光波导放大器理论设计

《镱铒共掺硫族玻璃光波导放大器理论设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文镱铒共掺硫族玻璃光波导放大器理论设计TheoreticalDesignofYb—ErcodopedChalcogenideWaveguideAmplifieronSi02Substrate专业：光堂王猩学号：垄!QQ圣Q垦Z指导教师：奎邋丛完成El期：丝!主：主：丕生大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研

2、究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：猛骛匠窒丝圣箜竖壅复塾堂壁墨盘查鐾望幽作者签名：星丝日期：立型互年J二月三生大连理工大学硕士学位论文摘要近年来，随着互联网和数字通信业务等的飞速发展，掺铒光波导放大：器r(EDWA)需要更高的功率放大和更宽的带宽，来满足长距离和多通道大信息量的信号传输，全光通讯网络逐渐向个人及家庭用户普及，其中全光波导器件因为其小型化、集成化高和传输容量大等特点成为了近年

3、来的研究热尉11。铒镱共掺光波导放大器(EYDWA)作为全光通信中一个重要的全光有源波导器件而备受重视。其中基体材料硫族玻璃，由于其超高的非线性折射率、超快的非线性响应、超低的双光子吸收和独特的光敏特性等品质，近年来受到了广泛的研究。本文对镱铒共掺硫族玻璃光波导放大器进行了系统的理论分析，数值模拟以及相关参数优化。1．利用ansys软件高频电磁模块，通过建立二维波导的有限元模型，求解了矩形波导场的传播模式以及各模式的场分布。通过分析两种尺寸的波导的模场分布情况，确定了薄膜厚度为1岫的多模波导以及薄膜厚度为O．4岬的单模波导。2．考虑到合

4、作上转换，交叉弛豫，激发态吸收等上转换机制，建立了一套比较全面的镱铒共掺系统的八能级速率方程。根据信号光和泵浦光沿有源波导的功率变化，给出传输方程。3．由于两种光波导几何尺寸不同，采用两种不同的激发方式进行模式激发。利用Fortran软件编程计算得到多模波导与光纤的耦合效率以及各模式的激发系数和信号光和泵浦光的归一化光强。4．利用镱铒共掺系统的速率方程，有限元场分布，传输方程，采用Runge—Kutt送代技术求解了YEDAWA增益，并分析了其偏振特性。5．本模拟中对两种波导放大器参数进行了优化，通过origin数据作图，分析了合作上转换

5、、激发态吸收、镱铒浓度比对反转粒子数的影响，以及信号光功率，泵浦光功率，掺杂浓度，波导长度和增益的关系。6．通过计算YEDAWA的增益情况，考虑合作上转换(CUC)、交叉弛豫(CR)和激发态吸收(ESA)时，多模波导放大器2．8dB／em的增益以及单模波导放大器2．4dB／cm的增益。关键词：镱铒共掺光波导放大器；硫族玻璃；有限元；速率啭输方程；增益镱铒共掺硫族玻璃光波导放大器理论设计TheoreticalDesignofYb—ErcodopedChalcogenideWaveguideAmplifieronSi02SubstrateA

6、bstractInrecentyears，谢tlltherapiddevelopmentofIntemetanddigitalcommunicationsbusiness，EDWAneedshigherpoweramplificationandwiderbandwidthtomeetsignaltransmissionoflongdistance，multi—channelandlargeinformation,allopticalcommunicationnetworkisgraduallytothepersonalandhomeUS

7、erS．Opticalwaveguidedevicesowningthecharacteristicsofminiaturization,hi曲integrationandhugecommunicationtransmissioncapacityhavebecomearesearchhotspot．Erbiumandytterbiumcodopingchalcogenideglassoptimalwaveguideamplifier(EYDWA)觞animportantcommunicationsnetworkattractsallof

8、US．Chalcogenideglass，duetoitshighnonlinearrefractiveindex，ultrafastnonlinearresponse，ultra—lowtwo—photo