離子交換制備鉺-鐿共摻磷酸鹽條波導(dǎo)放大器研究.pdf

1、本文在國(guó)內(nèi)外首次采用八能級(jí)模型對(duì)磷酸鹽玻璃基質(zhì)上的Er3+/Yb3+共摻光波導(dǎo)放大器(EYCDWA)的物理過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬研究。 本文對(duì)980nm泵浦下的Er3+/Yb3+共摻磷酸鹽玻璃光波導(dǎo)放大器中1530nm小信號(hào)光的放大特性進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)值分析，與已經(jīng)報(bào)道的結(jié)果相比較，我們決定采用Er3+/Yb3+共摻光波導(dǎo)八能級(jí)理論模型。它是由速率方程、泵浦功率和小信號(hào)功率的傳輸方程構(gòu)成的。速率方程總共包含了Er3+和Yb3+的八個(gè)能級(jí)

2、，考慮了激發(fā)態(tài)吸收，Er3+之間的協(xié)作上轉(zhuǎn)換以及Er3+和Yb3+之間的能量傳遞過(guò)程。我們采用數(shù)值分析求解上述的理論模型，在將波導(dǎo)沿傳播方向均勻離散化的前提下，分別采用最小二乘法、Simpson算法和Runge-Kutta算法求解穩(wěn)態(tài)時(shí)的速率方程、泵浦光和信號(hào)光模場(chǎng)分布與粒子數(shù)密度對(duì)波導(dǎo)橫截面的交疊積分以及泵浦功率和小信號(hào)功率的傳輸方程。 在上述工作的基礎(chǔ)上，我們又作了以下研究。八能級(jí)理論模型與簡(jiǎn)化的五能級(jí)理論模型的計(jì)算結(jié)果比較

3、說(shuō)明理論模型中必須使用八能級(jí)理論模型。基于八能級(jí)的理論模型，得到了1530nm放大增益對(duì)初始泵浦功率(僅指增益)，摻雜濃度和波導(dǎo)長(zhǎng)度的依賴關(guān)系。同時(shí)，研究了泵浦功率沿波導(dǎo)軸演化特征，粒子數(shù)密度和粒子數(shù)的分布特征。明確闡述了Er3+/Yb3+共摻的作用。另外，還對(duì)離子交換方法進(jìn)行了研究，現(xiàn)在常用Ag+-Na+交換，K+-Na+交換，K+，Ag+混合-Na+交換以及K+，Ag+，Na+混合-Na+交換等方式制作鉺/鐿共摻磷酸鹽波導(dǎo)(EYCD