光纤中参量放大特性的研究

论文摘要

参量放大具有响应速度快、对于调制方式和信号码率透明等特性,被认为是实现全光波长变换效率高、有发展前景的一项技术。采用参量放大技术实现全光3R再生,是目前国际上相关领域的研究热点。因此,有必要对参量放大的各种性质在实验上做深入的探索。本论文对泵浦光为10GHz时钟信号的参量放大系统做了大量的研究,主要工作为以下几点:在理论上,分析了单泵浦光和双泵浦光参量放大的形成过程,并详细地推导了单泵浦光参量放大系统的相位匹配条件,进而得到了信号光的增益曲线。通过实验,分析了几个因素对于单泵浦光参量放大结果的影响——这些因素包括:光纤的零色散波长、泵浦光波长、泵浦光功率——只让其中一个因素作为变量,其余因素保持不变。从而在实验上,得到了不同条件下的信号光的增益曲线。对两路泵浦光参量放大两路信号光做了初步探索。分别使用波分复用器(WDM)和保偏光纤(PMF)两种办法,让两路泵浦光的偏振态正交,以抑制它们之间的四波混频作用。其中,用保偏光纤可以实现波长间隔为某些固定值的两路泵浦光的偏振态正交,独立的推导出了这两路泵浦光的波长间隔的数学表达式,并在实验中得到了验证。将这两路泵浦光同时置于光纤零色散点的长波长处,而后注入信号光,调节偏振控制器使信号光只被其中一路泵浦光发生参量放大,初步证实了多路信号全光3R再生的可行性。本系统的不足是:对系统中噪声的抑制能力不强。这是我们在今后的研究中需用着力攻克的技术难关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 光纤通信的发展历史、现状和展望
• 1.1.1 光纤通信的发展历史
• 1.1.2 光纤通信的发展现状
• 1.1.3 光纤通信的前景展望
• 1.2 单泵浦光参量放大系统的研究现状
• 1.2.1 高信号增益
• 1.2.2 宽平坦增益带宽
• 1.2.3 偏振不敏感性
• 1.3 双泵浦光参量放大系统的研究现状
• 1.3.1 宽增益带宽
• 1.3.2 偏振不敏感性
• 1.4 本论文的主要工作和创新点
• 1.4.1 主要工作
• 1.4.2 创新点
• 第二章 参量放大的原理
• 2.1 光纤中的非线性效应
• 2.1.1 受激拉曼散射
• 2.1.2 受激布里渊散射
• 2.1.3 自相位调制
• 2.1.4 交叉相位调制
• 2.1.5 四波混频
• 2.2 单泵浦光参量放大的原理
• 2.3 双泵浦光参量放大的原理
• 2.3.1 理论分析
• 2.3.2 抑制闲频光频谱的展宽
• 2.4 本章小结
• 第三章 单泵浦光参量放大系统
• 3.1 相位调制对泵浦光的影响
• 3.2 单泵浦光参量放大实验分析
• 3.2.1 泵浦光波长对参量放大的影响
• 3.2.2 零色散点对参量放大的影响
• 3.2.3 泵浦光功率对参量放大的影响
• 3.2.4 不同波长信号光的参量放大
• 3.2.5 信号光的增益
• 3.3 本章小结
• 第四章 光的偏振态及基于WDM的两路泵浦光参量放大系统
• 4.1 光的偏振态的基本概念
• 4.1.1 琼斯矢量表示法
• 4.1.2 斯托克斯矢量表示法
• 4.1.3 邦加球表示法
• 4.1.4 相干矩阵表示法
• 4.2 用WDM实现两路泵浦光偏振态正交
• 4.2.1 两路泵浦光偏振态相同对四波混频的影响
• 4.2.2 两路泵浦光偏振态正交对四波混频的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 用保偏光纤实现两路泵浦光正交的参量放大系统
• 5.1 保偏光纤实现两路光偏振态正交的原理
• 5.2 用保偏光纤实现两路泵浦光偏振态正交
• 5.3 偏振态正交的两路泵浦光对信号光的参量放大
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢