超短长度铒镱共掺超荧光光纤光源的研究

来源 :南开大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:info1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
传统的掺铒超荧光光纤光源(ED-SFS)中增益光纤的长度在几米至几十米之间,光纤中的非线性效应会随着光纤长度的增加而剧烈增大,较长的光纤影响到ED-SFS的性能,且不利于集成化。本论文所研究的超短长度铒镱共掺超荧光光纤光源(EYD-SFS),增益光纤的长度仅为10厘米量级,大大减少了光纤中的非线性效应,缩小了器件的体积,有利于光子集成。本文首先阐述了制作光纤预制棒及拉制光纤的过程。用二次套孔法制作单包层单模铒镱共掺磷酸盐玻璃光纤(EYDPF)预制棒时,以预制棒直径16 mm,拉制标准直径(125μm)光纤为例,计算表明:每次打孔直径2.21 mm,每次打孔偏心距3.4 mm为最佳加工尺寸。制作出光纤预制棒后,用开发的小型自动特种光纤拉丝机成功拉制出单包层标准直径的EYDPF,误差可以控制在±5μm以内。然后,对超短长度EYD-SFS进行了理论研究。建立了一个以六能级速率方程和功率传输方程为基础的理论模型。在理论模型中,不仅包括了高浓度掺杂时所发生的共协上转换(UC),交叉弛豫(CR),Yb3+到Er3+的前向能量传递(FET),累积能量传递(CET)以及二次能量传递(DET)等过程,而且考虑了光纤温度的影响。采用打靶法数值分析了输出功率,发现双程前向(DPF)结构是一种较理想的基本结构。以DPF结构为例,当光纤长度14.6 cm,信号光反射镜的反射率0.99,Er3+浓度2×1026 ions/m3,Yb3+浓度8×1026 ions/m3时,本征热力学系数(ITC)的理论值为1.59 ppm/℃。计算了Er3+-Yb3+共掺体系中的非线性跃迁过程(共协UC,CR,CET以及DET)、Yb3+掺杂和玻璃基质对ITC的影响。对DPF结构的超短长度EYD-SFS进行了理论优化,计算结果表明:当泵浦功率为330 mW时,为了获得最佳的输出性能,Er3+浓度应控制在2×1026ions/m3,Yb3+浓度应控制在8×1026ions/m3,信号光反射镜的反射率应选为0.99,从输出功率和带宽的角度看来,光纤最佳长度为14—16 cm,然而,缩短光纤长度可以提高平均波长的稳定性。最后,对超短长度EYD-SFS进行了实验研究。当泵浦功率1.68 W时,从长度10.4 cm的光纤中,得到了输出功率16.85 mW,平均波长1540.9 nm,带宽18.4 nm,斜率效率18.6%的超荧光输出。据我们所知,这是目前所报道的最短长度的ED-SFS。同时也研究了15.2 cm光纤中,超荧光输出功率、平均波长和输出带宽的大小,理论模拟和实验数据之间得到了很好的吻合。光纤长度为14.6 cm时,在室温(20—23℃)下,5个小时内EYD-SFS平均波长的波动为16.7ppm。平均波长的波动主要受泵浦功率,泵浦波长和光纤温度影响。经测量,由泵浦功率和泵浦波长所引起的平均波长的波动分别为±7.82 ppm和±0.016ppm。由于光纤温度的影响很难通过实验测得,我们采用了ITC的理论计算结果(1.59 ppm/℃),得到平均波长的波动范围为20.4 ppm,和实验测量结果一致。
其他文献
通过对一个移民村落的考察发现,地缘性村落通过人情网与本组通婚构成的“拉拉子亲”网络,形成面子交换的“内部化”机制,使得互助得以维持;通过排涝水利的涝灾惩戒机制特点构成了
山区城市的轨道交通建设受到特殊的地形地貌、地质条件、地域环境的影响,其轨道交通对城市空间的影响与平原城市有着显著不同,对轨道交通地下站点空间的利用策略、方法等也有
近年来,随着导体均匀介质混合多目标在雷达目标识别技术、通信技术、遥感技术以及隐身与反隐身技术中的应用越来越广泛,许多专家学者开始对此类目标的电磁散射特性进行研究。
为了探讨晚香玉花香成分的时空动态变化,采用顶空—固相微萃取与气相色谱—质谱联用技术,对晚香玉单瓣和重瓣品种4个花期及单瓣品种花器官不同部位释放的香气成分进行了分析
随着现代社会信息量的不断增加,数字信号处理系统中需要处理的数据量越来越大。为了减少计算量及节省存储空间,在一个信号处理系统中常常需要不同的抽样率及其相互之间的转换
蒙古莸(Caryopteris mongolica)是分布在典型草原、荒漠化草原和荒漠区稀缺的资源植物,具较高的经济价值和生态价值。其分布范围正日渐缩小。本文采取野外调查与室内试验相结
光通信系统的不断发展推动了WDM技术的不断进步,因而也极大推动了包括光学滤波器在内的光学器件的发展。其中可调谐法布里-珀罗滤波器(FPF)在光通信中得到了广泛的应用。到目
随着目标被动探测技术的发展,短毫米波的被动探测技术也取得了瞩目的成就。短毫米波段除兼具一些电磁波普遍具有的良好性质特征外,还具有自己所特有的性质。也正因为如此,短
随着电子、微电子应用技术的发展,静电放电对电子器件以及系统的伤害和潜在损伤变得日益严重和难以控制。本文对以CPLD为主控制所组成的系统进行了ESD电磁脉冲效应实验及防护
本文针对化学萃取和生物薄膜淀积中常用的“Y-sensor”结构,从流体控制的角度对微流道内两相层流的交界面位置和分子扩散程度与入口流动参数的关系进行了定量研究。建立了微