长波段掺铒光纤放大器的理论及实验研究

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1、摘要摘要随着1986年第一个掺铒光纤放大器(EDFA)在英国南安普顿大学的研制成功，光纤通信才在真正意义上逐步走向全光传输和全光通信阶段。而近年来，不断增长的通信业务对传输容量的要求日益增大，为了充分“发掘”光纤的宽带传输潜力，人们逐渐将研究热点从EDFA的C带转移到L带。本论文的工作正是围绕L—bandEDFA来开展的，从理论和实验两个方面进行了比较详细的研究。理论方面：1、较为全面的分析了EDFA的基本工作原理和特性，并对L．bandEDFA的非均匀展宽特性、增益位移特性、温度特性等进行了详细的

2、分析与说明。2、针列Giles模型进行了较为细致的理论分析，并运用Giles模型，结合厂家提供的参数，分别对L带和c带放大器进行了比较计算，对1530nm泵浦下L—bandEDFA的增益，以及不同信号光输入时，铒纤的最佳长度与输入泵浦功率的关系等进行了数值模拟。3、通过数值计算，对实验所需的L—bandEDFA进行了优化设计，为后续的实验工作提供了必要的理论指导。4、对EDFA的瞬态增益进行了理论研究和一定的数值计算，数值模拟了不同温度下EDFA的增益谱，并比较了L—bandEDFA与C—bandE

3、DFA温度特性的不同之处。实验方面：1、制作并调试了k—bandEDFA的泵浦电源，且在实际应用中取得了良好的效果。2、采用980nmLD作为泵浦源，分别测量了不同长度的铒纤制成的不同L．bandEDFA的净增益谱、增益和NF、饱和输入输出等，某些实验结果优于国外文献的报道，并给出了使L．bandEDFA性能最优的净增益谱的谱型。3、采用具有高输出功率的C．bandEDFA输出的C波段光作为L．bandEDFA泵浦的方案，并通过实验总结出l530nm～1540nm是作为C带泵浦的首选波长范围。4、通

4、过实验分析了注入C带种籽光对L．bandEDFA的影响，发现并非在任何条件下注入c带种籽光都能提高L．bandEDFA的增益或PCE，而需要综合考虑种籽光波长、泵浦功率、铒光纤的长度等各种因素。5、实现了后向ASE辅助泵浦L．bandEDFA的方案，但实验结果尚需进一步提高。6、在．30。C～60C的温度范围内测量了980nmLD泵浦的C-bandEDFA的增益与NF，实验结果与理论计算符合较好。关键词：长波段，光纤放大器，波分复用，光时分复用，增益，放大的自发辐射，功率转换效率，增益控制．温度特性

5、ABSTRACTThefibercommunicationisstridingforwardtoall—opticaltransmission，thankstoEr3+-dopedfiberamplifier(EDFA)thatwasfirstsuccessfullydevelopedinUniversityofSouthampton，UK，in1986．Recently,theincreasingdemandoffastgrowingteIecommunicationcapacityhasbeen

6、fuelinggreaterinterestinL—bandEDFAthaninC-bandEDFA，inordertofullybringthepotentialbroadbandtransmissionabilityoffiber．ThisthesisisjustaimingattheL·bandEDFA．Itincludesdetailedworkonboththeoryandexperiment．I．Theory】．Theflmdamentalprinciplesandcharacteris

7、ticsofEDFAareintroduced；specialkiesofinhomogeneousbehavior,gainshift．temperaturedependenceandsooninL—bandEDFAareexplainedandanalyzedindetail2．TheGilesModelisdetaileddeducedintheory．Usingthismodel．theL．bandandC．bandEDFAsarecalculatedandcomparedwiththepa

8、rametersprovidedbymanufacturers．ThegainofL-bandEDFApumpedby1530nmandtherelationshipbetweentheoptimumlengthofL-bandEDFandinputpumppoweratdifferentsignalwavelengths，arenumericallysimulated．3．TileneededL—bandEDFAinourexperimentsisoptimalde