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《高濃度鐿鉺共摻磷酸鹽光纖放大器增益特性》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第(’卷第%%期&##(年%%月物理學(xué)報T@=0(’，S@0%%，S@UD3/D+，&##(%###:"&4#-&##(-(（’%%）-(&&5:#(LMNLOP.QRMLQRSRML"&##(MV<60OVH?0Q@20"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""高濃度鐿鉺共摻磷酸鹽光纖放大器增益特性!!宋峰蘇瑞淵傅強(qiáng)覃斌田建國張光寅（南開大學(xué)光子學(xué)中心，天津"###$%）（&##’年%&月&#日收到；&##(年(月%)日
2、收到修改稿）在忽略高能級的自發(fā)輻射和光纖損耗的情況下，利用速率方程和傳輸方程理論研究了高濃度*+",",共摻-./磷酸鹽玻璃光纖放大器的增益特性，討論了*+",濃度、./",濃度、抽運(yùn)光功率、信號光功率、光纖長度對放大器增益的影響，并與單摻鉺光纖放大器進(jìn)行了比較0由于./",的敏化作用降低了鉺離子的團(tuán)簇效應(yīng)，減少了離子間相互作用，共摻光纖的增益和效率明顯高于單摻光纖0數(shù)值計算表明，"1&23長*+",",共摻光纖在45#63的̏-./（%##39）抽運(yùn)功率下，%("&63處的增益可達(dá)%#780關(guān)鍵
3、詞：鐿鉺共摻光纖放大器，速率方程，傳輸方程，高濃度!"##：’&5%9，#&)#［$］",",性，并且從./到*+的能量傳遞可高達(dá)［(］",%1引言4(F0已有理論表明./的引入可以顯著降低",［5］*+濃度淬滅引起的負(fù)效應(yīng)0",",隨著光子集成技術(shù)的迅速發(fā)展，體積小的光波人們已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了*+-./共摻磷酸鹽導(dǎo)放大器受到廣泛關(guān)注［%—’］0但由于某些原因，光波玻璃的激光運(yùn)轉(zhuǎn)，介質(zhì)長度僅為%33乃至［4—%%］導(dǎo)放大器的實(shí)用化程度還比較低0而目前的光纖放&##!30這充分說明了這種材料的高增益特性0若以
4、此材料拉制成光纖，也完全有可能在短長度內(nèi)大器長度比較長，一般為幾米到幾十米，不利于小型達(dá)到足夠高的增益，得到高增益的光纖放大器0化和集成化0如果能將光纖放大器的長度降低到厘GH?=<6?C<，I<;6A等人對此進(jìn)行了嘗試，并實(shí)現(xiàn)了"—米量級，對光子集成技術(shù)和光通信技術(shù)無疑是很有［%&—%’］(78-23的增益，但是對高增益磷酸鹽光纖的理意義的0",論研究還比較少見0本文從理論上研究高濃度*+-為了減小摻鉺光纖器件的長度，就要提高單位",./共摻磷酸鹽玻璃光纖放大器的增益特性，分析長度的增益，而要達(dá)到高增益
5、，需要有足夠的激活離",",*+濃度、./濃度、抽運(yùn)光功率、信號光功率和光",子來吸收抽運(yùn)能量，這就要求摻入的*+濃度必須纖長度對放大器增益的影響，并與單摻鉺光纖放大足夠高0但在高摻雜濃度下會產(chǎn)生嚴(yán)重的離子聚集，器進(jìn)行比較，得出與實(shí)驗(yàn)報道相接近的增益量0出現(xiàn)濃度淬滅0根據(jù)對光學(xué)材料的研究，發(fā)現(xiàn)解決這",",個問題有兩種有效的方法：一是*+與./進(jìn)行聯(lián)&1理論分析",合摻雜0./吸收截面較大，吸收波段寬，可以從［(，)］5##63到%%##63，增加了抽運(yùn)光波長的選擇性0",",對*+-./共摻系統(tǒng)，我們可
6、列出如下五能級",共摻后，./可以通過能量傳遞把吸收的能量傳遞系統(tǒng)的速率方程［&，5，%(，%)］，式中忽略高能級自發(fā)輻",",給*+，使得更多的*+被激發(fā)到高能態(tài)0另一方射，但考慮了高濃度摻雜時上轉(zhuǎn)換效應(yīng)：法是選擇合適基質(zhì)0與其他玻璃基質(zhì)相比，磷酸鹽玻7!%%&",7"JK（#%",$%&）!%,($&%,)!&,%&!&璃中稀土離子溶解度高，./摻雜濃度可以達(dá)到!&&./&#F，在背景能量轉(zhuǎn)移率方面也有無可比擬的優(yōu)越,%"!"K&%’!%!’K%"’!%!&，（%）!國家自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)號：)#"$
7、$#""，)##&((%&）、天津市自然科學(xué)基金、教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃”、教育部留學(xué)回國人員科研啟動基金和教育部優(yōu)秀青年教師資助計劃資助的課題0!*:3;<=：>?@6AB6;6C;<0D7E026$$期宋峰等：高濃度鐿鉺共摻磷酸鹽光纖放大器增益特性+""2!!"$!’!,（<+）!"##$"!$%(#"$&)!"&!+#$［<""$!"%"$"!$］’!’!%,（<>），!"!’"!!-"%"$"!"&"%$(!$!(，（"）（$$）!!’!’"!(下標(biāo);，<分別表示抽運(yùn)光和信號光，-表示纖芯
8、有#&$’!$%%"$’!’&!"!’"!(效摻雜面積，,（+）和,（+）分別表示光纖+處的抽;<)*&$"’!$!"，（’）運(yùn)光和信號光功率:（’，%）和（’，%）分別為抽$;$
