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《高浓度镱铒共掺磷酸盐光纤放大器增益特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第(’卷第%%期&##(年%%月物理学报T@=0(’，S@0%%，S@UD3/D+，&##(%###:"&4#-&##(-(（’%%）-(&&5:#(LMNLOP.QRMLQRSRML"&##(MV<60OVH?0Q@20"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""高浓度镱铒共掺磷酸盐光纤放大器增益特性!!宋峰苏瑞渊傅强覃斌田建国张光寅（南开大学光子学中心，天津"###$%）（&##’年%&月&#日收到；&##(年(月%)日
2、收到修改稿）在忽略高能级的自发辐射和光纤损耗的情况下，利用速率方程和传输方程理论研究了高浓度*+",",共掺-./磷酸盐玻璃光纤放大器的增益特性，讨论了*+",浓度、./",浓度、抽运光功率、信号光功率、光纤长度对放大器增益的影响，并与单掺铒光纤放大器进行了比较0由于./",的敏化作用降低了铒离子的团簇效应，减少了离子间相互作用，共掺光纤的增益和效率明显高于单掺光纤0数值计算表明，"1&23长*+",",共掺光纤在45#63的̏-./（%##39）抽运功率下，%("&63处的增益可达%#780关键
3、词：镱铒共掺光纤放大器，速率方程，传输方程，高浓度!"##：’&5%9，#&)#［$］",",性，并且从./到*+的能量传递可高达［(］",%1引言4(F0已有理论表明./的引入可以显著降低",［5］*+浓度淬灭引起的负效应0",",随着光子集成技术的迅速发展，体积小的光波人们已经成功地实现了*+-./共掺磷酸盐导放大器受到广泛关注［%—’］0但由于某些原因，光波玻璃的激光运转，介质长度仅为%33乃至［4—%%］导放大器的实用化程度还比较低0而目前的光纤放&##!30这充分说明了这种材料的高增益特性0若以
4、此材料拉制成光纤，也完全有可能在短长度内大器长度比较长，一般为几米到几十米，不利于小型达到足够高的增益，得到高增益的光纤放大器0化和集成化0如果能将光纤放大器的长度降低到厘GH?=<6?C<，I<;6A等人对此进行了尝试，并实现了"—米量级，对光子集成技术和光通信技术无疑是很有［%&—%’］(78-23的增益，但是对高增益磷酸盐光纤的理意义的0",论研究还比较少见0本文从理论上研究高浓度*+-为了减小掺铒光纤器件的长度，就要提高单位",./共掺磷酸盐玻璃光纤放大器的增益特性，分析长度的增益，而要达到高增益
5、，需要有足够的激活离",",*+浓度、./浓度、抽运光功率、信号光功率和光",子来吸收抽运能量，这就要求掺入的*+浓度必须纤长度对放大器增益的影响，并与单掺铒光纤放大足够高0但在高掺杂浓度下会产生严重的离子聚集，器进行比较，得出与实验报道相接近的增益量0出现浓度淬灭0根据对光学材料的研究，发现解决这",",个问题有两种有效的方法：一是*+与./进行联&1理论分析",合掺杂0./吸收截面较大，吸收波段宽，可以从［(，)］5##63到%%##63，增加了抽运光波长的选择性0",",对*+-./共掺系统，我们可
6、列出如下五能级",共掺后，./可以通过能量传递把吸收的能量传递系统的速率方程［&，5，%(，%)］，式中忽略高能级自发辐",",给*+，使得更多的*+被激发到高能态0另一方射，但考虑了高浓度掺杂时上转换效应：法是选择合适基质0与其他玻璃基质相比，磷酸盐玻7!%%&",7"JK（#%",$%&）!%,($&%,)!&,%&!&璃中稀土离子溶解度高，./掺杂浓度可以达到!&&./&#F，在背景能量转移率方面也有无可比拟的优越,%"!"K&%’!%!’K%"’!%!&，（%）!国家自然科学基金（批准号：)#"$
7、$#""，)##&((%&）、天津市自然科学基金、教育部“新世纪优秀人才支持计划”、教育部留学回国人员科研启动基金和教育部优秀青年教师资助计划资助的课题0!*:3;<=：>?@6AB6;6C;<0D7E026$$期宋峰等：高浓度镱铒共掺磷酸盐光纤放大器增益特性+""2!!"$!’!,（<+）!"##$"!$%(#"$&)!"&!+#$［<""$!"%"$"!$］’!’!%,（<>），!"!’"!!-"%"$"!"&"%$(!$!(，（"）（$$）!!’!’"!(下标;，<分别表示抽运光和信号光，-表示纤芯
8、有#&$’!$%%"$’!’&!"!’"!(效掺杂面积，,（+）和,（+）分别表示光纤+处的抽;<)*&$"’!$!"，（’）运光和信号光功率:（’，%）和（’，%）分别为抽$;$
