鉺鐿共摻超熒光光纖光源的輸出特性和平均波長(zhǎng)穩(wěn)定性的研究.pdf

1、超熒光光纖光源(SFS)在光纖陀螺、信號(hào)處理、光譜測(cè)試、光學(xué)層析、醫(yī)療診斷等眾多光纖傳感和WDM光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛。隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，光纖器件逐漸向集成化、小尺寸、低成本的方向發(fā)展。摻鉺光纖(EDF)由于自身的優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，但過(guò)多的Er3+離子會(huì)發(fā)生濃度淬滅效應(yīng)，導(dǎo)致EDF的摻鉺濃度不能過(guò)高，因此單位長(zhǎng)度的增益難以滿足集成化器件的需求。使用磷酸鹽玻璃作為光纖基質(zhì)材料，同時(shí)摻入Yb3+離子作為敏化劑，可以大大提高光纖的稀土離子

2、摻雜濃度。這種鉺鐿共摻磷酸鹽玻璃光纖(EYDF)具有更寬的吸收譜和單位增益，使厘米長(zhǎng)度光纖超熒光光源的實(shí)現(xiàn)成為可能。
　　 本文首先介紹了超熒光光纖光源的研究背景、研究意義、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及EYD-SFS在光纖陀螺等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。然后闡述了超熒光的發(fā)射機(jī)理、EYDF中能量傳遞過(guò)程，以及選用磷酸鹽玻璃做基質(zhì)材料并摻入Yb3+離子作為敏化劑的原因，這些表明EYD-SFS有著與其它摻雜稀土離子SFS不具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
　　

3、 建立了六能級(jí)速率方程與功率傳輸方程相結(jié)合的理論模型，對(duì)厘米長(zhǎng)度EYD-SFS進(jìn)行了詳細(xì)的理論研究。這個(gè)理論模型涵蓋了Yb3+→Er3+的三個(gè)能量傳遞過(guò)程和Er+能級(jí)系統(tǒng)中發(fā)生的共協(xié)上轉(zhuǎn)換、交叉弛豫過(guò)程，并且對(duì)光纖溫度的影響也加以考慮。選擇了輸出特性比較理想的雙程前向結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，為了使運(yùn)算過(guò)程快速準(zhǔn)確，采用打靶法分別模擬了EYD-SFS的光纖長(zhǎng)度和鉺鐿摻雜濃度對(duì)輸出功率、光譜帶寬和平均波長(zhǎng)的影響。
　　 接著對(duì)不同長(zhǎng)度的高濃度

4、EYD-SFS進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室條件，通過(guò)理論計(jì)算對(duì)光源耦合透鏡系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，得到57.8％的耦合效率。采用筆式切割刀處理光纖端面，降低了由于端面缺陷引起的光反饋。分別以長(zhǎng)度為5.1cm、6.6cm和7.9cm的EYDF作為增益介質(zhì)搭建了三個(gè)雙程前向結(jié)構(gòu)光源。測(cè)量了它們的輸出功率特性，給出了超熒光輸入-輸出功率關(guān)系曲線；使用光譜儀(OSA)對(duì)輸出超熒光光譜進(jìn)行觀測(cè)，并計(jì)算了光譜寬度和平均波長(zhǎng)。影響SFS平均波長(zhǎng)穩(wěn)定性的參數(shù)主要是