基于光纖參量放大的慢光效應及參量振蕩器研究.pdf

1、隨著人們對信息量需求的急劇增加，現代通信系統的傳輸容量和帶寬面臨著巨大挑戰(zhàn)。尋求具有超高速、大容量、長距離及高頻譜效率傳輸能力的新型密集波分復用全光通信系統顯得尤為必要。因此，對全光通信系統傳輸技術和緩存技術的研究，尤其是如何設計新型多波長激光器和實現全光存儲與交換已成為全光通信領域關注的熱點問題。近年來，光纖參量放大(FOPA)技術以其高增益、大帶寬、高相敏特性、低噪聲、可產生閑頻帶以及可對任意波長的信號進行放大等優(yōu)點，被廣泛應用在現

2、代光纖傳輸系統中。
　　本論文以FOPA技術在全光網絡中的應用為研究對象，重點研究基于FOPA的慢光效應和新型光纖參量振蕩器(FOPO)的設計，旨在探索利用FOPA產生慢光延時和新型多波長光纖激光器的機理和方法，從而提高FOPA在未來新型高速光網絡和光緩存領域的應用潛力。論文主要從以下幾個方面展開研究。首先，研究了FOPA增益譜邊帶近零增益區(qū)域的延時特性，并通過實驗驗證了其在實際系統中應用的可行性。其次，研究了基于多級四波混頻(F

3、WM)的多波長光纖參量振蕩器(FOPO)的輸出特性。最后，提出了一種基于相位調制器的重復頻率倍增的鎖模脈沖產生方案。本文的主要研究內容和成果如下:
　　(1)研究了基于FOPA增益譜邊帶的脈沖信號延時特性。推導了小信號條件下譜分量延時的解析表達式，利用信號與系統處理方法對脈沖信號在FOPA增益譜邊帶的延時特性進行數值仿真，并詳細研究了影響延時量和延時帶寬的關鍵因素。結果表明:在FOPA增益譜邊帶近零增益區(qū)域波長處存在急劇的相位變化

4、，可以產生較大的信號延時;單頻信號和脈沖信號在FOPA增益譜邊帶的延時量會因為延時帶寬的影響存在明顯的差異，為基于FOPA增益譜邊帶可調諧光延遲線的設計提供了詳細的理論參考。實驗測量了10Gb/s偽隨機二進制序列脈沖信號在FOPA不同增益區(qū)域的延遲量，從系統上驗證了基于FOPA的可調諧光延遲線在實際中應用的可行性。
　　(2)研究了基于多級FWM的多波長FOPO的輸出特性。從基本的簡并和非簡并FWM方程出發(fā)，模擬了6束光波的多級F

5、WM過程，結果表明:隨著信號光功率的增加，高階參量邊帶在FWM過程中相繼產生，從而能量在各個光波之間的轉移規(guī)律也變得非常復雜。在自洽理論下，對多波長FOPO的輸出特性進行數值仿真，為多波長FOPO的設計提供了理論參考。在實驗上，實現了基于多級FWM的多波長FOPO，且實驗結果與仿真結果基本相符。
　　(3)提出了一種重復頻率倍增FM鎖模脈沖產生方案。闡述了主動鎖模激光器的基本原理及其鎖模方式。在自洽理論下，研究了主動鎖模激光器的脈

6、沖特性，并在實驗上驗證了泵浦功率和調制頻率對脈沖特性的影響，得到了脈沖寬度為35～42ps，時間抖動為2.55ps，時間帶寬積為0.63的多波長鎖模脈沖序列(理想FM鎖模激光器的時間帶寬積為0.626)。實驗驗證了FM鎖模FOPO環(huán)形腔中光波偏振態(tài)對FOPO鎖模狀態(tài)的影響。結果表明:通過調節(jié)進入鈮酸鋰晶體光波的偏振態(tài)，可以得到重復頻率是調制信號調制頻率兩倍的脈沖序列。
　　綜上，本論文圍繞基于FOPA的慢光效應和新型多波長FOPO