渐逝波耦合式半导体量子点放大光纤研究.pdf

上海大学
硕士学位论文
渐逝波耦合式半导体量子点放大光纤的研究
姓名:王克新
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:王廷云
20070101
要摘关键词:光纤放大器,半导体量子点,光纤耦合器,量子尺寸效应,渐逝波光纤放大器是高速、大容量光纤通信网络中最重要的部件之一,随着信道不断增加以及的广泛应用,光纤放大器向宽带宽、高增益、低噪声的本文介绍了基于半导体量子点的特性、结合光纤渐逝波耦合器,研制的一种新型的放大光纤——渐逝波耦合半导体量子点放大光纤,它将以溶液形式的硫化铅氲继辶孔拥悴牧铣粱隈詈掀魅圩肚藕殴夂捅闷止馔ü逝波共同与半导体量子点材料相互作用,实现光的放大作用。论文中,首先介绍了光放大器技术的发展状况,阐述了目前一些提高光放大器性能方法的优缺点,并简要地描述了当今纳米材料和纳米科技的发展状况,进而,引出了本文课题,接着从理论上分析了单模光纤渐逝波的原理,推导出光纤渐逝波的透入深度与包层折射率的关系。在研究了各种纳米微粒制备方法的基础上,应用反胶束法制备了擅准栋氲继宀牧希⒍粤W犹匦院凸馄特性进行了测试和分析。用量子理论研究半导体量子点材料的能带结构及其载流子的输运过程和放大机理,确定量子尺寸效应对光放大的影响,建立了其载流子的运动模型,根据二能级速率方程和光传输方程,褥到一个可以用来计算放大光纤增益的简单表达式,再制备出渐逝波祸合半导体量子点放大光纤,并对其放大增益特性进行了测试,在输出功率为的氲继灞闷旨す器的作用下,在处实现了大子墓庠鲆妗文中最后对本课题的工作做了总结,指出了有待提高和发展的方向,并对该渐逝波耦合半导体量子点放大光纤的前景作了积极的预测。方向发展。上海人学颐貉宦畚
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签名:尘主。童函日期:互翌塑、原创性声明本论文使用授权说明本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:校可以公布论文的全部或部分内容。上海大学硕上学位论文Ⅱ
第一章绪论光纤放大器的发展现状光放大器的出现,是光通信发展史上的一个重要里程碑。与光纤通信系统有关的光放大器能够高效补偿光功率在传输中的损耗,延长通信系统距离,扩大用户分配网的覆盖范围,是新一代的长距离、大容量、高速率光通信系统和光纤网、用户接入网、军用领域等光纤传输系统的关键部件。光放大器的分类有多种形式。按照未来光网络中的多样性需求,光放大器有四种用途,应用之一是放在光发射机之后,用来增强光发射机功率,提高传输距离,称这样的放大器为功率放大器或增强器【也可以在接收机之前插入一个光放大器,对微弱光信号进行预放大,以提高接收机的灵敏度,这样的放大器称为前置放大器【还夥糯器的另一种重要用途是在传输线路中补偿由于光纤衰减、连接和网络中信号分布所引起的功率损耗,这种放大器称为在线放大器【.此外,光放大器还可用于局域网中作为分配补偿放大器便增加节点的数目。按照不同的工作介质可以分为三类:半导体光放大器、光波导放大器和光纤放大器。半导体光放大器,采用的工作介质为半导体材料,其制作工艺大体上与相同,其泵浦源为电源,依靠注入电流工作。目前,主要应用在窗口,特别是研制成功应变量子阱材料的半导体光放大器阂鹑嗣嵌許的广泛研究兴趣。光波导放大器⋯们,目前的研究以掺铒玻璃光波导放大器为主。光纤放大器可分为掺稀土元素光纤放大器、非线性光学光纤放大器,以及塑料光纤放大器等三类,掺稀土元素光纤放大器是目前使用最为广泛的一种光纤放大器。这些光放大器的工作方式、泵浦方式、工作波长等虽然各不相同,但是它们独自或者互相结合鏓隖组合达到高增益、低噪声的效果饩了衰减对光网络传输速率与距离的限制,更重要的是它开创了ǘ蔚,以琇;上海大学硕:宦畚
目前改进放大光纤性能的主要方法道不断增加,光放大器要求向宽光谱、高增益、低噪声的方向发蒯】。另外,波分复用,从而使超高速、超大容量、超长距离的波分复用⒚芗分复用、全光传输、光孤子传输等成为现实。光放大器是高速、大容量光纤通信网络中最重要的部件之一,随着咖信为满足光纤通信系统高性能、低价格、工程化的需求,集成化光子器件、模块化不同功能的光器件也是非常有必要的【39媸褂玫母髦止夥糯笃骶懈髯的优点和工作范围,根据现代通信的性能要求,人们也对这些常规光放大器进行改进,提出了许多新方法【】。.谋湎诵镜陌憬峁为了更好的提高放大效率,出现了双包层掺杂稀土光纤【牵ò