基于高非線性光纖的四波混頻效應(yīng)及其應(yīng)用研究.pdf

1、光纖參量放大器(FOPAs)是基于三階極化率X(3)的非線性效應(yīng)而制成的光器件，它需要一個(gè)或二個(gè)泵浦光作為泵浦源，泵浦波長(zhǎng)位于零色散波長(zhǎng)附近，并且還要使得相位匹配條件得以滿足。它的優(yōu)點(diǎn)主要是寬帶寬，高增益，能工作于任意波長(zhǎng)，產(chǎn)生閑頻帶(利于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換)，高速光信號(hào)處理等。本文主要從光參量放大器的參量增益、增益飽和、光參量增益譜的改善以及非簡(jiǎn)并光參量放大中簡(jiǎn)并四波混頻的抑制等問題進(jìn)行深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究，具體內(nèi)容如下：
　　 (1)

2、研究了光纖放大器的基本理論。從Maxwell方程組出發(fā)，推導(dǎo)出了描述光纖參量放大中光波演變情況的非線性薛定諤方程。
　　 (2)研究了光參量增益系數(shù)。從小信號(hào)理論模型中，得出參量增益系數(shù)的表達(dá)式，并分別從單泵浦和雙泵浦兩方面討論了參量增益系數(shù)的最大值和增益帶寬，得到的結(jié)論是：增益系數(shù)的最大值和增益帶寬與輸入的泵浦光以及信號(hào)光波長(zhǎng)和它們的功率相關(guān)。
　　 (3)研究了光參量放大器的飽和增益特性。本文主要通過(guò)用有限差分法解非

3、線性薛定諤方程來(lái)研究雙泵浦光參量放大的飽和增益特性，得出的結(jié)論是：相同條件下，雙泵浦光參量放大的飽和增益要比單泵浦的大，并且飽和增益隨泵浦光功率的增大而增大，隨輸入信號(hào)光功率的增大而減小。
　　 (4)研究了非簡(jiǎn)并光參量放大中簡(jiǎn)并四波混頻的抑制問題。由于非簡(jiǎn)并光參量放大中，兩個(gè)高功率泵浦源之間會(huì)發(fā)生四波混頻效應(yīng)，從而削弱了信號(hào)光放大的能力。因此，本文就這一問題進(jìn)行了理論上的研究，得出的結(jié)論是：通過(guò)選取合適的泵浦光波長(zhǎng)，可以完全抑

4、制簡(jiǎn)并四波混頻效應(yīng)。
　　 (5)研究了信號(hào)光的增益譜。本文首先分析了在高非線性光纖后面加上一段色散補(bǔ)償光纖來(lái)改善信號(hào)光的增益譜，并且從非線性薛定諤方程組出發(fā)，得出輸出信號(hào)光的解析表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上，本文又進(jìn)一步分析了利用周期性級(jí)聯(lián)色散補(bǔ)償光纖的方法來(lái)改善信號(hào)光增益譜，最后發(fā)現(xiàn)這種新型光纖參量放大器可以用作梳狀濾波器。
　　 (6)進(jìn)行了基于光纖參量放大器的寬帶可調(diào)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)研究。將信號(hào)波長(zhǎng)固定在光纖零色散波長(zhǎng)附近，