【正文】 的多波長(zhǎng)選模器件提供參考。采用不同的技術(shù)手段，許多研究者已致力研制出各種梳狀濾波器，常見(jiàn)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(zhǎng)可調(diào)諧等性能指標(biāo)都與梳狀濾波器的濾波性能密切相關(guān)。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(zhǎng)SOA光纖激光器也相繼被研究報(bào)道。多波長(zhǎng)間隔為 40GHz且激光消光比40dB，單個(gè)激射波長(zhǎng)最大功率波動(dòng) 。通過(guò)調(diào)節(jié)ATT的衰減倍數(shù)從而改變激光腔損耗，他們實(shí)現(xiàn)了激射波帶在15901645nm可調(diào)諧、達(dá)40個(gè)波長(zhǎng)同時(shí)輸出的SOA光纖激光器。同年，Tong等人利用光纖型馬赫曾德?tīng)柛缮鎯x作為多波長(zhǎng)選模器件，實(shí)現(xiàn)了激射波段在1590nm到1645nm范圍內(nèi)可調(diào)諧的多波長(zhǎng)SOA光纖激光器。正是SOA具有以上的等等優(yōu)點(diǎn)，最近幾年利用SOA作為增益介質(zhì)實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)激射己引起了國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注。(3)SOA通常能產(chǎn)生平坦的、較寬的增益帶寬，因此能同時(shí)產(chǎn)生更多的激射波長(zhǎng)。相比較地，SOA卻采用電激勵(lì)方式，使得多波長(zhǎng)半導(dǎo)體光纖激光器無(wú)需考慮泵浦源問(wèn)題。然而，SOA的展寬方式屬于非均勻展寬，因此將無(wú)需附加技術(shù)來(lái)抑制模式競(jìng)爭(zhēng)，在室溫下即能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的多波長(zhǎng)振蕩。正是SOA這些優(yōu)異的光增益特性使得它在眾多領(lǐng)域嶄露頭腳，例如多波長(zhǎng)激射、光信號(hào)存儲(chǔ)、信號(hào)調(diào)制碼型變換、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換等等。 多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器 隨著半導(dǎo)體光放大器(SOA)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，目前使用SOA以已能實(shí)現(xiàn)1060nm波段、 1300nm波段以及 1550nm波段的高增益放大[29]。通過(guò)調(diào)諧疊加啁啾光纖光柵的自由頻譜范圍，他們獲得了波長(zhǎng)間隔在 ~。2006年，董新永等人設(shè)計(jì)了一種新穎的、自由頻譜范圍連續(xù)可調(diào)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(zhǎng)間隔連續(xù)可調(diào)諧的多波長(zhǎng)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(guò)合適的調(diào)整取樣周期和取樣長(zhǎng)度，獲得了頻率間隔分別為 100GHz、 50GHz和 25GHz的多波長(zhǎng)拉曼光纖激光器[35]。令人感興趣的是他們也利用多波長(zhǎng)拉曼光纖激光器作為遠(yuǎn)程溫度和應(yīng)力傳感器。2003年，Han等人利用級(jí)聯(lián)長(zhǎng)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(gè)波長(zhǎng)激射的拉曼光纖激光器[38]。 2001年，Koch等人利用一臺(tái)高功率 ，一個(gè)法布里一珀羅濾波器作為梳狀濾波器，第一次實(shí)現(xiàn)了24個(gè)波長(zhǎng)在1550波段同時(shí)激射的多波長(zhǎng)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(wú)需任何附加技術(shù)來(lái)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(shù)得以改進(jìn)(如多泵浦結(jié)構(gòu))，多波長(zhǎng)拉曼光纖激光器也被成功獲得。相對(duì)應(yīng)地，多波長(zhǎng)光纖拉曼激射卻長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都未有所突破。于是，自上世紀(jì)90年代初開(kāi)始，拉曼光纖激光器和放大器開(kāi)始備受關(guān)注，成為光纖有源器件研究的熱點(diǎn)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(yīng)用，其主要原因是受激拉曼散射具有較高的泵浦閾值，為實(shí)現(xiàn)有效的拉曼激射通常需要非常高的泵浦功率，這在當(dāng)時(shí)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(zhǎng)光纖激光器的發(fā)展現(xiàn)狀及各自的特點(diǎn)。(a)和(b)所示。按所關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)不同，多波長(zhǎng)光纖激光器的分類也不盡相同。目前，常用于多波長(zhǎng)激光器的梳狀濾波器有如下幾種:法布里一珀羅標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際情況下，多波長(zhǎng)激光器要求相等波長(zhǎng)間隔(ITUT標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn) 1550nm波段的多波長(zhǎng)激射，則必須采用輸出波長(zhǎng)在1425 1455nm范圍內(nèi)的泵浦源。(2)就泵浦源而言，一旦選定了激光增益介質(zhì)，其泵浦源一般也基本確定。例如，EDFA多波長(zhǎng)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(diào)制和非線性光學(xué)效應(yīng)[15,24,26,30]等輔助技術(shù)來(lái)抑制摻餌光纖的均勻展寬。值得注意的是，多個(gè)波長(zhǎng)同時(shí)共用同一增益介質(zhì)將導(dǎo)致較強(qiáng)的模式競(jìng)爭(zhēng)，要獲得多波長(zhǎng)同時(shí)穩(wěn)定振蕩，這是首先必須考慮的問(wèn)題。 多波長(zhǎng)光纖激光器的原理及分類 多波長(zhǎng)光纖激光器與其他各種激光器類似，其基本構(gòu)成同樣離不開(kāi)激光器三要素，即激光增益介質(zhì)、諧振腔及泵浦源。目前，多波長(zhǎng)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(zhǎng)間隔可調(diào)、輸出波長(zhǎng)數(shù)目足夠多且各波長(zhǎng)功率均衡的多波長(zhǎng)激射。第二章 多波長(zhǎng)光纖激光器的應(yīng)用第一節(jié) 多波長(zhǎng)光纖激光器的研究現(xiàn)狀多波長(zhǎng)光纖激光器因其在波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)[8]、光測(cè)試儀器、光纖傳感[9]及光子微波技術(shù)[10]等領(lǐng)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(zhǎng)摻鉺光纖激光器實(shí)現(xiàn)的基本原理。 第三節(jié) 本論文研究?jī)?nèi)容本論文主要以多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器為研究對(duì)象，進(jìn)行相關(guān)方面的資料的閱讀，總結(jié)了多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的基本理論和研究進(jìn)展。因此 OTDM 全光網(wǎng)為帶寬容量的進(jìn)一步升級(jí)提供了又一種技術(shù)選擇，可望在網(wǎng)絡(luò)多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、以及超級(jí)計(jì)算機(jī)互聯(lián)等領(lǐng)域內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用，具有巨大的應(yīng)用前景。同時(shí)，由于信息在傳送過(guò)程中始終保持光信號(hào)的形式，因此全光網(wǎng)具有極強(qiáng)的抗電磁干擾性能，在強(qiáng)電磁環(huán)境中的生存性得到極大提高，這是全光網(wǎng)的另一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。OTDM 技術(shù)并不是僅僅用來(lái)提高光纖的傳輸容量，它們更廣泛的應(yīng)用前景是作為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用來(lái)組建“全光網(wǎng)”。OTDM 的結(jié)構(gòu)與 ETDM 類似，所不同的是，ETDM 的復(fù)用和解復(fù)用是在電域內(nèi)進(jìn)行，OTDM 的復(fù)用和解復(fù)用都是在光域內(nèi)完成，從而克服了 ETDM存在的“電子瓶頸”問(wèn)題。整個(gè)傳輸過(guò)程中需要保持時(shí)鐘同步使發(fā)送端和接收端的時(shí)隙準(zhǔn)確一一對(duì)應(yīng)。在傳輸過(guò)程中由于各種損耗需要用摻鉺光纖放大器（EDFA）來(lái)補(bǔ)充損失的功率。 光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù) OTDM 原理圖光時(shí)分復(fù)用（OTDM）是一種利用時(shí)隙傳送信息的技術(shù)， 所示。利用 WDM 技術(shù)組網(wǎng)，以波長(zhǎng)來(lái)選擇路由，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)重構(gòu)和故障的自愈、恢復(fù)，從而構(gòu)成未來(lái)透明的、具有高度靈活性和生存性的光網(wǎng)絡(luò)。所以用一個(gè)帶寬很寬的 EDFA 就可以對(duì) WDM 系統(tǒng)的各復(fù)用光通路信號(hào)同時(shí)進(jìn)行放大，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的超長(zhǎng)距離傳輸，并避免了每個(gè)光傳輸系統(tǒng)都需要一個(gè)光放大器的情況。(4) 利用 EDFA 實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離傳輸。(3) 各信道透明傳輸，平滑升級(jí)、擴(kuò)容。對(duì)于單波長(zhǎng)系統(tǒng)而言，1 個(gè) SDH 系統(tǒng)就需要一對(duì)光纖；而對(duì)于 WDM 系統(tǒng)來(lái)講，不管由多少個(gè) SDH 分系統(tǒng)，整個(gè)復(fù)用系統(tǒng)只需要一對(duì)光纖。由于 WDM 系統(tǒng)的復(fù)用光通路速率可以為 、10Gbit/s 等，而復(fù)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(dá)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(fù)用（WDM）技術(shù)光波分復(fù)用是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)（攜帶有各種類型的信息），在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器（亦稱合波器，multiplexer）把這些光載波信號(hào)匯合在一起，并耦合到光線路中同一根光纖中進(jìn)行傳輸：在接收端經(jīng)分波器（亦稱解復(fù)用器，demultiplexer）將各種波長(zhǎng)的光載波進(jìn)行分離，然后由光接收機(jī)相應(yīng)的進(jìn)一步處理恢復(fù)信號(hào)，這種復(fù)用方式稱為波分復(fù)用。由于偏振復(fù)用技術(shù)要求復(fù)雜，特別是對(duì)傳輸介質(zhì)有特殊的要求，所以至今仍局限在實(shí)驗(yàn)室里。光波分復(fù)用技術(shù)又分為波分復(fù)用（WDM）和空分復(fù)用（SDM）以及偏振復(fù)用；光信號(hào)復(fù)用又分為時(shí)分復(fù)用（TDM）和頻分復(fù)用（FDM）。近年來(lái)，為了提高通信系統(tǒng)的容量，人們一直致力于各種復(fù)用通信方式。人類對(duì)信息的渴求成倍的增長(zhǎng)使得光纖通信面臨了新的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。隨著人類社會(huì)步入信息化時(shí)代，對(duì)通信的需求呈現(xiàn)加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。光纖通信以其巨大的寬帶潛力和無(wú)與倫比的傳輸性能，成為人類社會(huì)通信的主要方式。這樣便開(kāi)創(chuàng)了光通信的一個(gè)新時(shí)代－光纖通信時(shí)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(diǎn)雖然曾被認(rèn)為可以帶來(lái)“保密”這一優(yōu)點(diǎn)，但是在離開(kāi)大氣層的空間（星際）或近地面大氣中完成光收發(fā)的對(duì)準(zhǔn)（“對(duì)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(jìn)行通信存在兩大問(wèn)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[2]。人類很早就認(rèn)識(shí)到用光可以傳遞信息。20 世紀(jì) 90 年代后，光纖通信成為一個(gè)發(fā)展迅速、技術(shù)更新快、新技術(shù)新概念不斷出現(xiàn)的領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：摻鉺光纖激光器，多波長(zhǎng),波分復(fù)用，光分插復(fù)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(fù)用（WDM）技術(shù) 4 光時(shí)分復(fù)用（OTDM）技術(shù) 6第三節(jié) 本論文研究?jī)?nèi)容 6第二章 多波長(zhǎng)光纖激光器的應(yīng)用 7第一節(jié) 多波長(zhǎng)光纖激光器的研究現(xiàn)狀 9 多波長(zhǎng)光纖激光器的原理及分類 7 多波長(zhǎng)拉曼光纖激光器 9 多波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器 10第二節(jié) 多波長(zhǎng)光纖激光器的濾波技術(shù) 12 引言 12 基于馬赫—澤德干涉儀的多波長(zhǎng)濾波器 13 基于保偏光纖的多波長(zhǎng)濾波器 14 基于光纖光柵的可調(diào)諧多波長(zhǎng)濾波器 15第三節(jié) 本章小節(jié) 16第三章 多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器實(shí)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(zhǎng)激光輸出的穩(wěn)定條件 21第三節(jié) 多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的均勻展寬消除機(jī)制概述 23 23 24 利用偏振燒孔效應(yīng)實(shí)現(xiàn)常溫下穩(wěn)定的多波長(zhǎng)光纖激光輸出 25第四節(jié) 本章小節(jié) 26第四章 多波長(zhǎng)摻鉺光纖激光器的研究進(jìn)展 27總結(jié) 30感謝 30參考文獻(xiàn) 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(xué)中的激光技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、光學(xué)元器件等為基礎(chǔ)，結(jié)合其他眾多學(xué)科形成的一種通信方式。為了降低成本，以多波長(zhǎng)激光器作為通信系統(tǒng)光源成為必由之路。光分插復(fù)用器（OADM）能夠在光域上實(shí)現(xiàn)信號(hào)的上下載，克服了傳統(tǒng)技術(shù)的電子瓶頸，是實(shí)現(xiàn)WDM 全光網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。 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