MOPA高功率光纤放大器优化设计

发布时间：2017-05-17 12:10

  本文关键词：MOPA高功率光纤放大器优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近些年来,随着光纤激光器技术和光纤放大器的发展,越来越多的领域采用高功率的光纤激光器和光纤放大器来替代传统的激光器和放大器。在光纤放大器不断占领新的市场的同时,人们也在不断的改善其性能。主级振荡功率放大器(MOPA)可以将功率较小的种子激光经过一级或者多级放大后获得高功率输出。由于种子激光器的功率较小,容易获得性能较好的激光输出。通过使用MOPA结构的光纤放大器,可以在获得高功率激光输出的同时,不改变种子激光的优良特性。这种光纤放大器的结构设计方式具有广阔的应用前景是光纤放大器领域的研究热点。本文针对MOPA结构的光纤放大器的设计和优化展开研究和仿真分析,主要完成工作如下：(1)分析稀土掺杂光纤放大器的工作原理,从速率方程出发,推导和建立了各类稀土掺杂光纤放大器的的数值分析模型。(2)通过对放大器的速率方程的求解和分析,研究影响光纤放大器性能的各种因素,如泵浦功率,光纤长度,掺杂稀土以及掺杂浓度等。(3)通过遗传优化算法来寻找MOPA光纤放大器的最优化,为了改善输出性能,采用遗传优化算法来同时优化多级放大器的泵浦功率,光纤长度等多参量,寻找这些合适的参量值。本论文的仿真优化结果通过优化MOPA光纤放大器的两级放大中的泵浦功率,光纤长度,掺杂浓度等参量得到了在一定条件下的最佳输出功率,具备一定的实用价值,同时研究结果对优化多级MOPA光纤放大器有较大的参考价值,为光纤放大器的设计提供了一定的理论指导。
【关键词】：光纤放大器 MOPA结构 掺杂光纤 速率方程 遗传算法
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN722
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 放大器的分类11-14
• 1.2.1 半导体光放大器11-12
• 1.2.2 非线性光放大器12-14
• 1.2.3 掺稀土元素光纤放大器14
• 1.3 MOPA结构脉冲光纤激光器国内外研究进展14-15
• 1.4 本文的研究内容15-17
• 2 MOPA光纤放大器的理论分析17-33
• 2.1 光纤激光器的理论模型17-18
• 2.1.1 光纤激光器的基本结构17-18
• 2.2 包层光纤结构18-20
• 2.2.1 包层光纤结构18-19
• 2.2.2 包层光纤特性19-20
• 2.3 掺杂光纤20-29
• 2.3.1 掺铒光纤20-23
• 2.3.2 掺镱光纤23-25
• 2.3.3 镱铒混掺光纤25-29
• 2.4 泵浦耦合技术29-32
• 2.4.1 端面抽运耦合29-30
• 2.4.2 侧面抽运耦合30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 光纤放大器建模以及基本参量与性能的相关研究33-43
• 3.1 仿真模型计算33-36
• 3.2 放大器各类参量对其输出性能的影响36-39
• 3.2.1 输出性能与输入抽运功率的关系36-37
• 3.2.2 输出性能与光纤长度的关系37-38
• 3.2.3 输出性能与掺杂浓度关系38-39
• 3.2.4 输出性能与泵浦光波长关系39
• 3.3 不同方式泵浦下光纤放大器的性能对比39-41
• 3.4 本章小结41-43
• 4 遗传算法优化MOPA放大器43-60
• 4.1 MOPA光纤放大器优化43-45
• 4.1.1 MOPA光纤放大器速率方程43-45
• 4.1.2 优化方法分析45
• 4.2 遗传算法45-50
• 4.2.1 遗传算法简介45-47
• 4.2.2 遗传算法基本操作与流程图47-49
• 4.2.3 MATLAB遗传工具箱49-50
• 4.3 使用遗传算法工具箱优化MOPA放大器50-54
• 4.4 MOPA双包层光纤放大器优化结果分析54-59
• 4.4.1 遗传算法工具箱结果分析54-57
• 4.4.2 优化后各级放大器特性分析57-58
• 4.4.3 不同条件下优化结果对比分析58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 结论60-61
• 参考文献61-64
• 作者简历64-66
• 学位论文数据集66

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒙红云,袁树忠,董新永,武志刚,周广,高伟清,董孝义;掺铥光纤放大器及其研究进展[J];飞通光电子技术;2001年03期

2 董新永,宁鼎,蒙红云,袁树忠,开桂云,董孝义;L-波段光纤放大器及其研究进展[J];量子电子学报;2002年03期

3 罗韩君,吴伶锡;一些宽带光纤放大器的原理和结构[J];湘潭师范学院学报(自然科学版);2005年03期

4 梁晓炜;黄胜波;;1.3μm波段掺镨光纤放大器[J];内江科技;2009年09期

5 杨波;崔晓荣;高岩;;基于铒镱共掺光纤放大器的仿真研究[J];光通信技术;2010年02期

6 杨祥林,张明德,张小屏;消逝波光纤放大器(Ⅰ)[J];电子学报;1988年06期

7 ;光纤放大器[J];光机电世界;1994年07期

8 曹介元，杨开宇;掺镨光纤放大器激励效率的理论分析[J];激光杂志;1995年06期

9 ;光纤放大器寻合作[J];技术与市场;1997年04期

10 邓秉伦;光纤放大器及其应用(上)[J];广东通信技术;1998年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 杨青丽;;光纤通信中的掺杂光纤放大器[A];四川省通信学会2010年学术年会论文集[C];2010年

2 杨春波;冷进勇;陆启生;;光纤放大器中的热效应分析[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

3 薛飞;邱昆;崔炳华;李中桂;李月卉;;宽带混合光纤放大器的研究[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

4 侯静;肖瑞;陈子伦;张斌;;高频率、高精度光纤放大器位相传感系统[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

5 夏贵进;段景汉;谢小平;;光纤放大器中增益光纤的进展研究[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议（OFCIO’2003）论文集[C];2003年

6 苏蕊;徐东明;;具有采用锁定放大功能的光纤放大器设计[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2008年

7 杜文博;朱家健;冷进勇;周朴;许晓军;舒柏宏;;一种新颖的有效抑制受激布里渊散射效应的多波长窄线宽光纤放大器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

8 张晓;宋晏蓉;李辉辉;张鹏;田金荣;张新平;;掺镱双包层光纤放大器的理论计算[A];2010年西部光子学学术会议摘要集[C];2010年

9 苏必达;孙文峰;赵长明;杨苏辉;;掺Yb~(3+)光纤放大器的理论设计[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年

10 雷建设;黄肇明;贾潞华;吕国伟;郭振华;;双包层光纤放大器理论模型[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议（OFCIO’2001）论文集[C];2001年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 吴映红;光纤放大器的宽带化[N];中国电子报;2001年

2 宋跃 王祥明;超宽带光纤放大器示范项目进展顺利[N];通信产业报;2003年

3 浙江 吴中庆 金骏飞;有线电视1550nm系统中光纤放大器的原理及维护[N];电子报;2012年

4 赵春生 刘立成 梁旭;武汉诞生喇曼光纤放大器[N];湖北日报;2003年

5 顾友;最稀少的稀土元素——铥[N];中国有色金属报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 冷进勇;窄线宽光纤放大器的理论和实验研究[D];国防科学技术大学;2011年

2 雷建设;光纤放大器中一些问题的研究[D];上海大学;2001年

3 常军;稀土掺杂光纤放大器中光放大研究[D];山东大学;2006年

4 蒙红云;超宽带光纤放大器理论与实验研究[D];南开大学;2003年

5 胡智勇;宽带光纤放大器技术与光通信光源技术[D];天津大学;2004年

6 周雷;高功率Er/Yb共掺光纤放大器的研究[D];天津大学;2010年

7 李炳新;新型聚合物光纤放大器的研究[D];燕山大学;2004年

8 肖瑞;主振荡功率放大器方案光纤激光相干合成技术[D];国防科学技术大学;2007年

9 严昆仑;稀土掺杂光学增益器件的研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王睿星;980nm波段光纤放大器输出特性研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 王同柱;MOPA高功率光纤放大器优化设计[D];北京交通大学;2016年

3 赵丹;基于SBS的掺铥光纤放大器对双单频激光放大特性的研究[D];北京交通大学;2016年

4 马宇波;光纤放大器中啁啾组合孤波传输特性的研究[D];山西大学;2009年

5 史洪印;塑料光纤放大器的研究[D];燕山大学;2002年

6 方方;可变参量光纤放大器中啁啾类孤波传输特性的研究[D];山西大学;2007年

7 王红燕;光纤放大器中的自相似传输[D];山西大学;2012年

8 彭以新;掺镱脉冲光纤放大器研究[D];长春理工大学;2012年

9 王海东;铒镱共掺光纤放大器的研究[D];西安电子科技大学;2009年

10 姜涛;光纤放大器的研究与应用[D];吉林大学;2004年

  本文关键词：MOPA高功率光纤放大器优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373368