Параметрическое усиление и генерация в высоконелинейных волоконных световодах с непрерывной накачкой от волоконных источников

• Автор: Солодянкин, Максим Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Глава I. Параметрическое усиление в волоконных световодах: обзор литературы и постановка задачи.

1.1. Введением

1.2. Фазовый синхронизм и величина параметрического усиления в световодах

1.3. Параметрические волоконные усилители и непрерывные генераторы

1.4. Выбор типа световода для оптического параметрического усилителя

1.5. Выводы и постановка задачи

ГЛАВА II. Анализ широкополосного оптического параметрического усиления в высоконелинейных световодах с непрерывной накачкой
2.1 Численное моделирование оптического параметрического усиления и полосы усиления
2.2 Анализ вариаций хроматической дисперсии и учет таковых при моделировании усиления

2.3 Алгоритм выбора профиля световода с помощью численного моделирования для

получения широкополосного параметрического усиления

2.4 Выводы

Глава III. Установка по измерению оптического параметрического усиления в высоконелинейных световодах
3.1. Схема установки для измерения оптического параметрического усиления
3.2. Источник оптической накачки, используемый в установке для измерения параметрического усиления
3.3. Выводы
Глава IV. Экспериментальные измерения параметрического усиления в изотропных
высоконелинейных германосиликатных световодах
4.1. Параметры световодов, исследуемых в качестве среды параметрического усиления
4.2. Результаты измерения параметрического усиления
4 3. Выводы
Глава V. Непрерывные оптические параметрические волоконные лазеры на основе высоконелинейного волокна.
5.1. Однорезонаторный двухволновый параметрическией волоконный лазер
непрерывной генерации
5.2 Двухрезонаторный непрерывный параметрическией волоконный лазер
5.2. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Постоянно возрастающая потребность общества в обмене информацией и возникновение полупроводниковой оптоэлектроники привели к бурному развитию средств коммуникаций и связи в последней четверти прошлого столетия и послужили толчком к возникновению новой области науки и техники - волоконной оптики.
Сегодня волоконно-оптические линии связи на основе волоконных световодов из кварцевого стекла с низкими потерями являются главной составляющей частью современных коммуникаций. Своевременность развития волоконной оптики и волоконно-оптических линий связи стала особенно очевидной в последнее десятилетие в связи с появлением и развитием мировой Интернет-сети. Если в линиях связи первого поколения использовались многомодовые световоды, позволяющие передавать информацию со скоростью не более 100 Мбит/сек, то реализация одномодовых волоконных световодов со смещенной в область 1.55 мкм длиной волны нулевой хроматической дисперсии позволяют передавать данные со скоростью, приближающейся к 1 Тбит/сек (с учетом спектрального уплотнения каналов). При этом оптические потери в таких световодах приближаются к предельно малым и составляют около 0.2 дБ/км на длине волны 1.55 микрона. Общая протяженность волоконных линий связи, проложенных к концу XX века, превысила 100 миллионов километров [1].
Бурное развитие волоконно-оптических линий связи потребовало разработки новых типов устройств на основе волоконных световодов, которые могут быть использованы непосредственно в волоконной линии передачи сигнапа. Расширилась область возможных применений волоконных световодов и устройств на их основе [2]. В первую очередь стоит отметить

С увеличением длины образца волокна величина усиления растет, как показано на рис 3), однако ширина спектра усиления уменьшается.
Из рисунков 2 и 3 очевидно, что величина усиления растет и при увеличении мощности накачки (а также коэффициента нелинейности), и при увеличении длины волокна. Может показаться, что при использовании нелинейного волокна большей длины можно получить широкий спектр усиления при малых значениях накачки. Однако, в описанной выше модели используется «идеальное» волокно, то есть волокно с дисперсионными параметрами одинаковыми в волокне по всей длине. В реальности, в волокне всегда существует некоторые вариации дисперсии по длине волокна. В результате, дисперсионные вариации могут существенно сокращать ширину синхронизма, а значит и ширину спектра усиления. Получается, что чем короче длина образца волокна (среды параметрического усиления), тем меньший вклад будут вносить дисперсионные вариации в рассинхронизацию процесса четырехфотонного смешения.
2.2 Анализ вариаций хроматической дисперсии и учет таковых при моделировании усиления
Точность изготовления волокна ограничена пределами технологических допусков, вследствие чего, как уже сказано выше, параметры реального волокна, в особенности - длина волны нулевой дисперсии, могут флуктуировать в волокне по длине. В первую очередь это касается высоконелинейных волокон с большим Ап и малым диаметром поля моды, которые используются для исследования параметрического усиления в настоящей работе. Для высоконелинейного одномодового волокна с Ап=0