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为光纤通信、光纤无源器件测试、光纤光栅传感系统、光纤陀螺等提供光信号是光纤光源的研究目的,结合实验室光纤光栅传感系统课题,并为新型光纤光栅解调系统提供技术积累。主要研究了以掺铒光纤为增益介质的光纤光源研制中的相关技术,用单程前向、单程后向、双程前向、双程后向、双级双程前向、双级双程后向、单级双程双向抽运等多种结构,分析了其中参数变化对光源性能的影响,以所选两种高低浓度参数不同的掺铒光纤为主要元件,在C-波段高功率、L-波段高功率、C-波段高平坦、C+L波段高功率同时输出等多方面进行了深入的研究,并在此基础上制作出光纤光源样机并进行了测试,该研究对光纤光源的设计和制作具有一定的指导和参考意义。
首先介绍了纤维光学的产生背景、发展现状、光纤在通信等领域的应用现状、掺铒光纤ASE光源的发展及应用特色。接着,用低浓度光纤,单程后向得到28.58mW(14.56dBm)的C-波段ASE光,用长的高浓度光纤,单程抽运结构,后向得到C-波段光功率达31.74mW(15.02dBm),前向L-波段ASE达10.14mW(10.06dBm),1575-1620nm间的ASE为5.09mW,实验中得到的C-波段最高光源ASE功率达36.88mW(15.67dBm)。用3dB耦合器自制的反射镜,实现双程后向结构,用短的低浓度光纤,在低抽运光下,得到ASE功率为7.68mW(8.85dBm),3dB带宽达35.28nm(不用采用任何外部滤波器,从1526.88-1562.16nm,基本覆盖了整个C-波段),平均波长为1545.88nm的ASE光输出,仅改变抽运功率时可以实现功率为13.23mW(11.21dBm),3dB带宽为34.64nm的高平坦ASE光输出,用双程前向结构,得到ASE光功率为15.01mW(11.76dBm),平坦度稍微差一些。用长的高浓度光纤构成双程前向结构,实现功率为13.13mW(11.18dBm)的L-波段ASE光,1570-1620nm间功率大于9.38mW。双级双程结构中,以其后向作为输出端。第一级双程前向抽运时实验得到19.20mW(12.93dBm)的C+L波段宽带ASE光;第一级采用双程后向时得到功率为21.13mW(13.25dBm)的C+L波段宽带ASE光,分析了两种结构的优缺点。同样双级双程前向结构光源,第一级采用双程前向时得到21.48mW(13.32dBm)的L-波段高功率ASE输出,第一级采用双程后向时得22.71mW(13.56dBm)的L-波段高功率ASE输出,并分析了两种结构的对比优缺点。采用一段长40m的高浓度掺铒光纤,用980nm激光二极管进行双向抽运,用光纤环形镜实现双程,制作了C+L波段ASE样机,装配完毕后,得到26.67mW(14.26dBm)的ASE光,输出相对较为平坦时,为最高输出功率为23.23mW(13.66dBm)的C+L波段光。
同时对掺铒光纤光源研制过程中的主要光电器件从原理及实验等各方面作了系统的描述,介绍了操作光电器件的重要注意事项。论文针对TFFP作为解调系统的应用并将掺铒光纤光源技术结合,并结合实验室项目组在TFFP方面的研究成果,构建了基于TFFP滤波器和掺铒光纤的可调谐光纤激光器解调系统方案,并分析了其基本原理具体可行性,并对系统的精度进行了预测。
最后,结合论文中研究情况指出了论文研究的不足之处,并根据现在国内外的研究现状对掺杂光纤光源及相关的光纤放大器对相关领域的下一步的目标和未来研究方向进行了展望。