【正文】 的多波長選模器件提供參考。采用不同的技術手段，許多研究者已致力研制出各種梳狀濾波器，常見的有馬赫一澤德干涉儀、保偏光纖Sagnac環(huán)濾波器、各種特殊光纖光柵濾波器及法布里一珀羅干涉儀。激射線寬、激射閾值、激光器穩(wěn)定性及波長可調諧等性能指標都與梳狀濾波器的濾波性能密切相關。隨后，采用傾斜多模光纖光柵、取樣光纖光柵等作為梳狀濾波器，多波長SOA光纖激光器也相繼被研究報道。多波長間隔為 40GHz且激光消光比40dB，單個激射波長最大功率波動 。通過調節(jié)ATT的衰減倍數(shù)從而改變激光腔損耗，他們實現(xiàn)了激射波帶在15901645nm可調諧、達40個波長同時輸出的SOA光纖激光器。同年，Tong等人利用光纖型馬赫曾德爾干涉儀作為多波長選模器件，實現(xiàn)了激射波段在1590nm到1645nm范圍內可調諧的多波長SOA光纖激光器。正是SOA具有以上的等等優(yōu)點，最近幾年利用SOA作為增益介質實現(xiàn)多波長激射己引起了國內外廣泛的關注。(3)SOA通常能產生平坦的、較寬的增益帶寬，因此能同時產生更多的激射波長。相比較地，SOA卻采用電激勵方式，使得多波長半導體光纖激光器無需考慮泵浦源問題。然而，SOA的展寬方式屬于非均勻展寬，因此將無需附加技術來抑制模式競爭，在室溫下即能實現(xiàn)穩(wěn)定的多波長振蕩。正是SOA這些優(yōu)異的光增益特性使得它在眾多領域嶄露頭腳，例如多波長激射、光信號存儲、信號調制碼型變換、波長轉換等等。 多波長半導體激光器 隨著半導體光放大器(SOA)相關技術的發(fā)展，目前使用SOA以已能實現(xiàn)1060nm波段、 1300nm波段以及 1550nm波段的高增益放大[29]。通過調諧疊加啁啾光纖光柵的自由頻譜范圍，他們獲得了波長間隔在 ~。2006年，董新永等人設計了一種新穎的、自由頻譜范圍連續(xù)可調的梳狀濾波器—疊加啁啾光纖光柵，并將此使用在拉曼激光腔中獲得了波長間隔連續(xù)可調諧的多波長光纖拉曼激射[40]。2005年，Wang等人利用取樣光纖光柵作為梳狀濾波器，通過合適的調整取樣周期和取樣長度，獲得了頻率間隔分別為 100GHz、 50GHz和 25GHz的多波長拉曼光纖激光器[35]。令人感興趣的是他們也利用多波長拉曼光纖激光器作為遠程溫度和應力傳感器。2003年，Han等人利用級聯(lián)長周期光纖光柵在泵浦功率為 ，獲得了E波段 (1366~1373nm)間隔為 100GHz的19個波長激射的拉曼光纖激光器[38]。 2001年，Koch等人利用一臺高功率 ，一個法布里一珀羅濾波器作為梳狀濾波器，第一次實現(xiàn)了24個波長在1550波段同時激射的多波長拉曼光纖激光器[20]。2)光纖拉曼增益屬于非均勻展寬增益，無需任何附加技術來抑制所謂的均勻展寬。隨著摻Nd或Yb光纖激光器功率不斷提升及拉曼泵浦技術得以改進(如多泵浦結構)，多波長拉曼光纖激光器也被成功獲得。相對應地，多波長光纖拉曼激射卻長時間內都未有所突破。于是，自上世紀90年代初開始，拉曼光纖激光器和放大器開始備受關注，成為光纖有源器件研究的熱點之一。然而，在此之后拉曼光纖激光器一直卻未得到廣泛的應用，其主要原因是受激拉曼散射具有較高的泵浦閾值，為實現(xiàn)有效的拉曼激射通常需要非常高的泵浦功率，這在當時的條件下很難被滿足。本節(jié)中我們將著重介紹前兩種多波長光纖激光器的發(fā)展現(xiàn)狀及各自的特點。(a)和(b)所示。按所關注的側重點不同，多波長光纖激光器的分類也不盡相同。目前，常用于多波長激光器的梳狀濾波器有如下幾種:法布里一珀羅標準具[16]，馬赫一澤德干涉儀[17]，特殊的光纖光柵及保偏光纖sagnac環(huán)濾波器[18]。在大多實際情況下，多波長激光器要求相等波長間隔(ITUT標準通信間隔 200GHz、 100GHz、 50GHz和 25GHz)激射。例如，利用SiO2/GeO2在石英光纖中 的拉曼頻移實現(xiàn) 1550nm波段的多波長激射，則必須采用輸出波長在1425 1455nm范圍內的泵浦源。(2)就泵浦源而言，一旦選定了激光增益介質，其泵浦源一般也基本確定。例如，EDFA多波長光纖激光器常采用液氮制冷光纖至77k[13]、聲光頻移[14]、相位調制和非線性光學效應[15,24,26,30]等輔助技術來抑制摻餌光纖的均勻展寬。值得注意的是，多個波長同時共用同一增益介質將導致較強的模式競爭，要獲得多波長同時穩(wěn)定振蕩，這是首先必須考慮的問題。 多波長光纖激光器的原理及分類 多波長光纖激光器與其他各種激光器類似，其基本構成同樣離不開激光器三要素，即激光增益介質、諧振腔及泵浦源。目前，多波長光纖激光器的研究目的主要表現(xiàn)為如何獲得穩(wěn)定、波長間隔可調、輸出波長數(shù)目足夠多且各波長功率均衡的多波長激射。第二章 多波長光纖激光器的應用第一節(jié) 多波長光纖激光器的研究現(xiàn)狀多波長光纖激光器因其在波分復用光網絡[8]、光測試儀器、光纖傳感[9]及光子微波技術[10]等領域的巨大潛力，最近十多年備受矚目并得以蓬勃發(fā)展。2 論述多波長摻鉺光纖激光器實現(xiàn)的基本原理。 第三節(jié) 本論文研究內容本論文主要以多波長摻鉺光纖激光器為研究對象，進行相關方面的資料的閱讀，總結了多波長摻鉺光纖激光器的基本理論和研究進展。因此 OTDM 全光網為帶寬容量的進一步升級提供了又一種技術選擇，可望在網絡多媒體、虛擬現(xiàn)實技術、以及超級計算機互聯(lián)等領域內獲得廣泛應用，具有巨大的應用前景。同時，由于信息在傳送過程中始終保持光信號的形式，因此全光網具有極強的抗電磁干擾性能，在強電磁環(huán)境中的生存性得到極大提高，這是全光網的另一個技術優(yōu)勢。OTDM 技術并不是僅僅用來提高光纖的傳輸容量，它們更廣泛的應用前景是作為網絡技術用來組建“全光網”。OTDM 的結構與 ETDM 類似，所不同的是，ETDM 的復用和解復用是在電域內進行，OTDM 的復用和解復用都是在光域內完成，從而克服了 ETDM存在的“電子瓶頸”問題。整個傳輸過程中需要保持時鐘同步使發(fā)送端和接收端的時隙準確一一對應。在傳輸過程中由于各種損耗需要用摻鉺光纖放大器（EDFA）來補充損失的功率。 光時分復用（OTDM）技術 OTDM 原理圖光時分復用（OTDM）是一種利用時隙傳送信息的技術， 所示。利用 WDM 技術組網，以波長來選擇路由，可實現(xiàn)網絡的動態(tài)重構和故障的自愈、恢復，從而構成未來透明的、具有高度靈活性和生存性的光網絡。所以用一個帶寬很寬的 EDFA 就可以對 WDM 系統(tǒng)的各復用光通路信號同時進行放大，以實現(xiàn)系統(tǒng)的超長距離傳輸，并避免了每個光傳輸系統(tǒng)都需要一個光放大器的情況。(4) 利用 EDFA 實現(xiàn)超長距離傳輸。(3) 各信道透明傳輸，平滑升級、擴容。對于單波長系統(tǒng)而言，1 個 SDH 系統(tǒng)就需要一對光纖；而對于 WDM 系統(tǒng)來講，不管由多少個 SDH 分系統(tǒng)，整個復用系統(tǒng)只需要一對光纖。由于 WDM 系統(tǒng)的復用光通路速率可以為 、10Gbit/s 等，而復用通路的數(shù)量可以是 132，甚至更多，因此系統(tǒng)的傳輸容量可以達到300400Gbit/s，甚至更大。 其基本原理如圖 所示。第二節(jié) WDM與OTDM 波分復用（WDM）技術光波分復用是將兩種或多種不同波長的光載波信號（攜帶有各種類型的信息），在發(fā)送端經復用器（亦稱合波器，multiplexer）把這些光載波信號匯合在一起，并耦合到光線路中同一根光纖中進行傳輸：在接收端經分波器（亦稱解復用器，demultiplexer）將各種波長的光載波進行分離，然后由光接收機相應的進一步處理恢復信號，這種復用方式稱為波分復用。由于偏振復用技術要求復雜，特別是對傳輸介質有特殊的要求，所以至今仍局限在實驗室里。光波分復用技術又分為波分復用（WDM）和空分復用（SDM）以及偏振復用；光信號復用又分為時分復用（TDM）和頻分復用（FDM）。近年來，為了提高通信系統(tǒng)的容量，人們一直致力于各種復用通信方式。人類對信息的渴求成倍的增長使得光纖通信面臨了新的挑戰(zhàn)與機遇。隨著人類社會步入信息化時代，對通信的需求呈現(xiàn)加速增長的趨勢。光纖通信以其巨大的寬帶潛力和無與倫比的傳輸性能，成為人類社會通信的主要方式。這樣便開創(chuàng)了光通信的一個新時代－光纖通信時代。這篇論文的發(fā)表掀起了低損耗光纖研究的熱潮。二是光波波束寬度極窄，這一點雖然曾被認為可以帶來“保密”這一優(yōu)點，但是在離開大氣層的空間（星際）或近地面大氣中完成光收發(fā)的對準（“對光”）與跟蹤卻十分困難。但是很快發(fā)現(xiàn)，利用光在自由空間進行通信存在兩大問題。盡管如此，直到 1960 年 發(fā)明了紅寶石激光器才奠定了光波在現(xiàn)代通信上的堅實基礎[2]。人類很早就認識到用光可以傳遞信息。20 世紀 90 年代后，光纖通信成為一個發(fā)展迅速、技術更新快、新技術新概念不斷出現(xiàn)的領域。關鍵詞：摻鉺光纖激光器，多波長,波分復用，光分插復用 Abstract With the advent of information era, the increasing demand for munication capacity causes the introduction of wavelength division multiplexing(WDM). In present, WDM munication system is developing towards two directions. On the one hand, WDM system is transforming from the point to point system to all optical networks. Optical add/drop multiplexer (OADM),which has a capacity of add/drop signals in the optical formation and then avoids the drawback of electronic bottleneck demonstrated in traditional the other hand, the number of signal channels keeps increasing with the development of WDM munication system. Due to their economic cost, it is an indispensable way to utilize multiwavelength lasers as signal emitters in munication system. Multiwavelength erbiumdoped fiber lasers (MWEDFLs) bee the focus for their advantanges.Keywords: erbiumdoped fiber laser，multiwavelength, 目錄摘要 ⅠAbstract Ⅱ第一章 緒論 1第一節(jié) 光通信的發(fā)展 2第二節(jié) WDM與OTDM 4 波分復用（WDM）技術 4 光時分復用（OTDM）技術 6第三節(jié) 本論文研究內容 6第二章 多波長光纖激光器的應用 7第一節(jié) 多波長光纖激光器的研究現(xiàn)狀 9 多波長光纖激光器的原理及分類 7 多波長拉曼光纖激光器 9 多波長半導體激光器 10第二節(jié) 多波長光纖激光器的濾波技術 12 引言 12 基于馬赫—澤德干涉儀的多波長濾波器 13 基于保偏光纖的多波長濾波器 14 基于光纖光柵的可調諧多波長濾波器 15第三節(jié) 本章小節(jié) 16第三章 多波長摻鉺光纖激光器實現(xiàn)的基本原理 18第一節(jié) 增益飽和 19 均勻展寬的增益飽和 20 非均勻展寬的增益飽和 19第二節(jié) 多波長激光輸出的穩(wěn)定條件 21第三節(jié) 多波長摻鉺光纖激光器的均勻展寬消除機制概述 23 23 24 利用偏振燒孔效應實現(xiàn)常溫下穩(wěn)定的多波長光纖激光輸出 25第四節(jié) 本章小節(jié) 26第四章 多波長摻鉺光纖激光器的研究進展 27總結 30感謝 30參考文獻 31第一章 緒論第一節(jié) 光通信的發(fā)展光纖通信是以現(xiàn)代物理學中的激光技術、半導體技術、光學元器件等為基礎，結合其他眾多學科形成的一種通信方式。為了降低成本，以多波長激光器作為通信系統(tǒng)光源成為必由之路。光分插復用器（OADM）能夠在光域上實現(xiàn)信號的上下載，克服了傳統(tǒng)技術的電子瓶頸，是實現(xiàn)WDM 全光網的關鍵技術。 Laser Technology 2002,34(8):599～604.6. and , Analysis of InducedBirefringence Effects on Fibre BraggGratings, Opt. Fiber Technology,2000, N6:299～323. 7. Chaoxiang Shi, FabryPerot resonator posed of a photoinduced birefringent fibergrating, Appl. Opt. 1994,33(30):7002～7007.8. , Ultrahigh speed transmission and multiplexing, ECOC 1994, 1994:109～116.9. , , , et al, Low timing jitter of gain and Qswitch