短脉冲光纤光源的理论与实验研究

论文摘要

光源技术是通信系统的核心技术之一。光纤激光器由于其转换效率高、阈值低、结构简单以及容易获得可调谐短脉冲等特点而有望成为通信系统光源的首选。然而，随着大容量通信技术的进一步发展，光纤激光器的输出脉宽以及稳定性等方面可能会限制其在未来大容量通信技术中的应用。本文围绕光纤通信系统的稳定的短脉冲光源这一热点问题，从短脉冲光源的稳定以及脉宽压缩两方面着手，系统、全面地从理论和实验两方面研究了提高光源稳定性的方法以及脉宽压缩技术。本文首次提出了基于光子晶体光纤非线性偏振旋转效应的脉冲稳定方法，并在实验中获得了较好的稳定效果。也是第一次提出梳状色散光纤（CDPF）全光脉冲压缩器的优化结构，在实验上获得了压缩比为6.4左右的压缩效果。我们所研究的稳定的皮秒脉冲光源已经成功应用于中心光网络小组的通信实验，相信对其他科研生产也会起一定的指导作用。论文首先全面地介绍了光纤激光器的基本理论，在各类激光器的分类对比中引出了普遍应用于获得脉冲光源的主动锁模光纤激光器，并在实验中搭建了主动锁模掺铒光纤环激光器，获得了50ps左右的脉冲输出。接着详细讨论了激光器的稳定性问题。在研究了一些提高稳定性的常用方法之后，本文首次提出、并在实验上研究了基于光子晶体光纤非线性偏振旋转效应的脉冲稳定、均衡器，实验中获得了较好的稳定效果。论文最后部分重点介绍了脉冲压缩的原理及方法，包括DSF+SMF啁啾—色散脉冲压缩方法的理论及实验研究以及梳状色散光纤（CDPF）全光脉冲压缩器的理论及实验研究。在此，本文第一次提出了软件优化的梳状色散光纤（CDPF）全光脉冲压缩器结构，并在实验验证中得到了较好的压缩结果。研究过程中还从软件模拟与实验结果两方面对比了各种条件下脉冲被压缩的情况。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 光纤通信系统的发展概况及关键技术
• 1.2 通信系统短脉冲光源的国内外研究现状
• 1.3 光纤激光器的发展及国内外研究情况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 光纤激光器
• 2.1 光纤激光器的基本理论
• 2.2 光纤激光器的分类
• 2.3 锁模掺铒光纤激光器
• 第3章 短脉冲源稳定性的研究
• 3.1 稳定性的概述
• 3.2 提高稳定性的常用方法
• 3.3 利用高非线性光子晶体光纤实现稳定的研究
• 第4章 全光纤脉冲压缩器的研究
• 4.1 光脉冲压缩技术概述
• 4.2 DSF+SMF全光纤脉冲压缩器的研究
• 4.3 利用梳状色散光实现光脉冲压缩的特性研究
• 第5章 总结与展望
• 5.1 本论文工作内容总结
• 5.2 稳定的短脉冲光源研究展望
• 参考文献
• 个人简历及发表论文
• 致谢