线型腔光纤激光器特性分析与设计研究

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随着光通信技术的快速发展,掺铒光纤激光器(Erbium-doped FiberLaser,EDFL)的研究也受到了越来越多的关注。EDFL具有与光纤系统完全匹配、效率高、阈值低、可调谐、结构简单、成本低等众多优点,在未来的光通信网络中具有广阔的应用前景,是未来光纤通信系统的理想光源之一。本文在对线型腔EDFL进行了细致的理论分析的基础上,建立了线型腔光纤激光器的时域一维动态模型及其频域模型,并进行了软件仿真,对其动态、稳态特性进行了分析研究,在所得结论的基础上对线型腔EDFL的优化设计工作进行了一些有益的探索,主要工作包括:(1)对光纤激光器的基本理论进行了较为详细的阐述,包括光纤激光器的工作原理和结构特征、掺铒光纤特性、行波速率方程理论、传输矩阵理论等。(2)利用行波方法,结合速率方程理论建立线型腔EDFL时域一维动态模型,并将之数值化,用MATLAB软件编程进行了仿真。通过数值计算和仿真,分析了EDFL上能级粒子数密度N2和腔内光功率(光子密度)以及泵浦光功率的时间、空间演化特性。(3)利用扩展的传输矩阵,建立线型腔EDFL的频域模型,在时域仿真结果的基础上,对频率进一步细分,得到精确的EDFL输出光谱特性。(4)分析了不同设计和运行参数(掺铒光纤长度、铒离子掺杂浓度、泵浦功率等)对EDFL器件特性的影响,对EDFL的优化设计提出了合理的建议,指出了在此基础上需要进一步开展的研究工作。全文共计图43幅,表1个,参考文献31篇。
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