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本论文主要研究掺铒光纤放大器(EDFA)及其在光纤激光器中的应用,具体包括噪声指数改善的L波段EDFA,增益钳制的L波段EDFA,多波长布里渊掺铒光纤激光器(BEFL)。
掺铒光纤放大器对光通信产生了革命性的影响。如今,已经广泛地应用于各种光通信系统,特别是波分复用(WDM)系统中,同时随着WDM系统传输信道的不断增加和传输速率的不断提高,需要扩展C波段(1525~1565nm)到L波段(1570~1610nm)。与C波段相比,L波段的EDFA增益低噪声高,我们用双通结构加上窄带反射光栅来同时改善了增益和噪声指数,其中双通结构提高了增益,光栅既降低了噪声指数又提高了增益。在WDM系统中要求光放大器能够具备增益钳制的功能,增益不随输入信号的功率、输入信号的增减而改变。利用前面实验的结构,加入一个波分复用器构成环形腔实现在L波段上增益钳制的EDFA。由于在这个结构中,信号光和增益钳制的激光同方向传播,所以降低了噪声指数。最终获得的L波段EDFA的噪声指数低于5dB,钳制的增益有16.3dB,在动态增益钳制范围内增益波动小于0.2dB。
利用光纤的布里渊增益和掺铒光纤增益产生的布里渊多波长,不仅波长间的间隔保持一致,而且单个波长的带宽很小,从而能作为超密集波分复用的光源。我们首次发现,在没有外部布里渊泵浦的情况下,可以直接在腔内通过双瑞利散射形成的动态分布反馈自发产生窄带的布里渊泵浦,然后通过反射级联方法实现了自激发的布里渊多波长。利用这种方法,我们能产生了120多个、功率相对均匀的布里渊多波长。将环形腔改成线形腔,用双向泵浦来提高EDFA的增益,最终,将近160多个的多波长能够产生,这是目前在布里渊掺铒激光器中产生多波长个数最多的。同时这个在这个结构中,通过调节Sagnac环,可以实现可调范围~24nm,波长个数大于20个的可调布里渊光纤激光器。