发布时间 : 星期四 文章光孤子的形成及光通信中应用更新完毕开始阅读
兰州交通大学毕业设计（论文）
图3-4超短光脉冲的SHG曲线
图3-5 光谱曲线（条件同图3-4）
3.1.2 F-P滤波器
F-P腔具有窄带传输特性，适当设计其参数，使谐振频率与信号中心频率一致腔体带宽与信号带宽相等，则当光脉冲通过F-P腔时，惆啾成分被滤除。滤波器采用准光纤型结构，由一对带尾纤的自聚焦棒组成。两根自聚焦棒的自由端镀有高反射膜，相互平行放置，形成F-P腔。尾纤末端与活动连接器相接。滤波器上装有微调架，可根据需要对滤波器的腔长进行调节。为避免滤波器中心频率受外界影响而发生漂移，F一P腔的一个反射镜装有压电陶瓷，并与单片机反馈控制电路相连，使滤波器工作性能保持稳定。
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利用滤波器对图3-4所示的超短光脉冲进行了滤波，滤波后的SHG曲线和谱曲线分别如图3-6、图3-7所示。脉冲宽度和谱宽分别为24ps和0.14nm，时间带宽积为0.419，达到了高斯脉冲的变换限制。 3.1.3 掺饵光纤放大器
经滤波后的光脉冲，虽然达到了变换限制，但此时的平均功率已经很低，只有几十微瓦，远低于孤子闹值功率。利用自制的掺饵光纤放大器模块，对滤波后的光脉冲进行了放大。放大器由1根掺饵光纤(30m)，2只1.48?m的半导体泵浦激光器，2只
1.48?m(1.55?m)波分复用器及1
只光隔离器组成。小信号增益28dB，带宽25nm，噪声
系数5.ldB，最大的输出功率11dBm。放大后的脉冲平均功率达到2.4mW，相应于40mW的峰值功率，远远超过光纤孤子传输要求的阑值功率(7.5mW)。
图3-6滤波后的SHG曲线
3.2 被动锁模光纤环形孤子激光器
实现超高速光通信, 需要一种稳定的孤子光源.用NALM 激光器可产生短至98fs的光冲, 但这种激光器的重复频率不够稳定。 Stolen 等人提出利用非线性偏振旋转产生超短脉冲, Tamura 等人用NPR 激光器产生了100fs, 重复频率为42MHz 的超短光脉冲.当脉小于100ps 时就必须考虑三阶色散等高阶非线性效应对激光器稳定性的影响.本文通过路平均非线性薛定谔方程的求解,获得了被动锁模光纤环形孤子激光器稳定运行的条件。
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图3-7 滤波后的谱曲线（条件同图3-6）
3.2.1被动锁模光纤环形孤子激光器的结构和工作原理
被动锁模光纤环形孤子激光器的结构如图3-8所示。 腔长( L ) 由普通光纤长度(Loof)和掺铒光纤长度(Ledf )决定.普通光纤的损耗为?，掺铒光纤用于补偿光纤环中的损耗，光隔离器使环中的光波单向传输,起偏器与偏振控制器用来将线偏振光变成椭圆偏振光,产生附加脉冲锁模,起快速饱和吸收体的作用。 自起动被动锁模光纤环形孤子激光器( FRL )的工作原理为: 光信号经起偏器后变为线偏振光，而线偏振光经偏振控制器( PC) 后变成椭圆偏振光，椭圆偏振光可看成两个振幅不等但偏振相互垂直的线偏振光的合成，这两个线偏振光沿光纤相互耦合传输，受到光纤中非线性( SPM， XPM)效应的作用.它们的合成矢量沿光纤不断旋转, 当它们重新回到起偏器时又成为线偏振光.此过程不断重复进行就形成被动锁模.
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起偏器/隔离器耦合器（90/10）PC2PC1输出掺饵光纤普通光纤980/1550nmWDM耦合器泵浦
图3-8 光纤环形孤子激光器的结构
3.2.2激光器稳定性的分析
为了研究方便, 我们把由非线性偏振旋转所引起的附加脉冲锁模等效为快速饱和吸收体的作用。快速饱和吸收体的作用可表示为:?LFSR???3U行必须满足下面的锁模方程
?U?z?(g0?l)U?[16k????U?t3324??5U,其中LFSR为饱
和吸收体的线性损耗;?3 ,?5分别为饱和吸收体的增益和损耗系数.激光器要能稳定运
g0?g2k???U24?j]2???3?j?3?UU???5?j?5?UU?2?2 (3-1)
??Q?U?t其中,Ωg 为增益带宽; k??,k???分别为二阶色散和三阶色散; l?l0?lFSR,l0 为腔内的线性损耗; ?3,?5分别为三阶和五阶自相位调制系数,?Q 是与三阶色散等项相关的脉冲的时间移动. 脉冲的慢变包络U 所满足的路径平均非线性薛定谔方程为:
?U?z??jD22?U?t22?j?3rUU??g?l?U??3UU???5?j?5?U?222g?U?2g?t?k????U6?t33??Q?U?t (3-2)
其中，g?g0Ledf/L；r2?1?exp??2?L?/?2?L?，r代表腔内脉冲强度的变化。 设式( 2) 的解为
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