《高增益铒镱共掺磷酸盐光纤放大器的研究和制作》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高增益铒镱共掺磷酸盐光纤放大器的研究和制作（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、A b s t r a c tAb s t r a c tE r b i u m - d o p e d f i b e r a m p l i f i e r s ( E D F A ) a r e t h e p i v o t a l e q u i p m e n t s i n a l l - o p t i c a ln e t w o r k s . T h e l e n g t h o f t h e s i l i c a t e f i b e r u s e d i n t r a d i t i o n a l E D F A i s o f t e n u p t
2、os e v e r a l m e t e r s b e c a u s e o f t h e l o w p u m p a b s o r p t i o n e ff i c i e n c y , w h i c h i s a g r e a td r a w b a c k i n m i n i a t u re a n d i n t e g r a t i o n . I n o r d e r t o r e a l i z e a n E D F A i n a s c a l e o f a f e w c e n t im e t e r s , t h e c
3、 o n c e n t r a t io n o f E r 3 + m u s t b e e x t r e m e ly h i g h . U n f o r t u n a t e ly , c o n c e n t r a t i o n q u e n c h in g w il l a p p e a r w h e n t h e c o n c e n t r a ti o n o f 护+e x c e e d s l 0 Z S i o n s / m 3 b e r n u c e o f s e v e r e i o n - i o n i n t e r a
4、 c t i o n s . R e s e a r c h e s i n d i c a t e t h a t t h e p r o b le m c a n b e s o lv e d b y c o - d o p i n g w it h Y b 3 十 a n d s e le c t i n g p h o s p h a t e g l a s s e s as t h e h o s t m a t e r ia l s . T h e a b s o r p t io n c r o s s - s e c t io n o f Y b 3 + i s a b o u
5、 t o n e o r d e r o f m a g n i t u d e h i g h e r t h a n t h a t o f E r 3 + . T h e Y b 3 + w il l a b s o r b m o s t o f p u m p li g h t a n d e ff ic i e n t ly t r a n s f e r th e a b s o r b e d e n e r g y to E r 3 + . T h e s o lu b il it y o f r a r e - e a rt h i o n s i n p h o s p
6、h a t e g l as s e s i s v e ry h ig h a n d th e e n e r g y t r a n s f e r e ffi c ie n c y fr o m Y b 3 + t o E r 3 + c a n b e as h i g h as 9 5 % b e c a u s e o f t h e l a r g e p h o n o n e n e r g y i n p h o s p h a t e g l as s e s .T h e g a in c h a r a c t e r i s t ic s o f E r + /
7、Y b 3 十 c o - d o p e d p h o s p h a t e fi b e r a m p l ifi e r s w e r en u m e r i c a l l y s t u d i e d i n t h i s t h e s i s . T h e c o o p e r a t i v e u p - c o n v e r s i o n a n d c r o s s - r e l a x a t io n o c c u r re d a t h i g h E r 3 + d o p e d c o n c e n t r a t io n a
8、 n d t h e e n e r g y tr a n s f e r fr o m Y b 3 + t o E r3 十 a t E r + / Y b 十 c o - d o p e d m a t e r ia l s w e re in v e s ti g a t e d in fi v e - l e v e l r a t ee q u a t i o n s . T h e p o p u l a t i o n d i s t r i b u t i o n s i n d i ff e r e n t e n e r g y l e v e l s w e r e c
9、a l c u l a t e d b y s o l v i n g t h e r a t e e q u a t i o n s . T h e e v o lu t i o n s o f t h e p u m p l i g h t a n d t h e s i g n a l l i g h t a l o n g t h e s t i m u l a t e d fi b e r w e r e s i m u l a t e d b y fi n i t e d i ff e r e n c e b e a m p r o p a g a t i o n m e t h
10、o d ( F D - B P M ) . B as e d o n t h i s m o d e l , th e i n fl u e n c e s o f E ? + c o n c e n t r a t i o n , Y b 3 + c o n c e n t r a t i o n , f i b e r le n g t h , p u m p p o w e r a n d s i g n a l p o w e r o n t h e g a i n p e r f o r m a n c e sw e r e d i s c u s s e d . T h e r e
11、 s u lt s w e re c o m p a r e d w it h t h a t o f t h e f ib e r s o n l y d o p e d w i t h E r 3 + . I t in d i c a t e d t h a t p u m p a b s o r p t io n e f f i c i e n c y c o u ld b e o b v io u s l y i m p r o v e d 妙 c o - d o p i n g w i th 份十T h e c a l c u la t i o n r e s u lt s d e
12、m o n s t r a t e d t h a t f o r a 3 .6 c m - l o n gf i b e r , t h e g a i n 2 7 . 2 d B , i . e . 7 . 5 6 d B / c m , c o u l d b e a c h i e v e d w h e n p u m p p o w e r w as 2 2 4 m W a n d s i g n a l p o w e r w as - 3 0 d B m w i t h E r 3 + c o n c e n tr a t i o n 2 . 6 X 1 0 z b i o n
13、 s / m 3 a n d Y b 3 + c o n c e n t r a t io n 1 .2 X l 0 2 7 io n s / m 3 .Ab s t r a c tI n e x p e r i m e n ta l p a r ts , a n e w m e t h o d f o r m a k i n g t h e p r e f a b s t i c k w a s p r e s e n t e dT h e p r e f a b s t i c k u n d o p e d w i t h r a r e - e a r th i o n s w a s
14、 s u c c e s s f u l l y d r a w n t o f i b e r i n a s i m p l e d r a w i n g t o w e r m a d e b y o u r s e lv e s . B e c a u s e o f t h e u n e x p e c t e d d e l a y i n f a b r ic a t i n g E r 3 + Nb3 . c o - d o p e d m a t e r ia l s , w e u s e d t h e f i b e r b o u g h t fr o m a f
15、 o r e ig nc o r p o r a t i o n . T h e a m p l i f i e d s p o n t a n e o u s e m i s s i o n ( A S E ) s p e c t r u m a n d t h e A S E o u t p u t p o w e r o f a 1 5 c m - l o n g h i g h g a i n p h o s p h a t e f i b e r i n s i n g l e - p a s s f o r w a r d w a y w e r e m e a s u r e d
16、 . T h e g a i n p e r f o r m a n c e s a n d th e n o is e f ig u r e o f 护十 N b 3 十 c o - d o p e d p h o s p h a t e f i b e r a m p l i f i e r s w e r e e x p e r im e n t a l l y r e s e a r c h e d . F r o m a 7 .5 c m - l o n g fi b e r ,t h e in t e r n a l g a i n 3 2 .9 d B , i .e . 4 .4 d B l c m , w a s a c h i e v e d f o r s m a l l i n p u t a t 1 5 3 5 n m .Ke y w o r d :c o - d o p e d p h o s p h a t e f i b e r a m p l i f i e r , h i g h g a i n ,i on- t on i n t e
