1。2 论文的主要内容和安排

基于对光放大器的发展和研究现状的分析以及结合自身写作的需要。所以决定论文的结构和内容如下：

绪论部分主要是对各种光放大器件尤其是光参量放大的发展和目前的研究状况进行介绍。

第二章主要对光纤参量放大过程进行理论推导，首先要对四波混频进行介绍。接下来再对单泵浦光纤放大器进行理论分析。

第三章借助MATLAB对单泵浦光纤参量放大的增益影响因素进行研究，并对仿真结果进行详细分析。

最后要对本论文进行总结找出还存在的不足以及需要改进的地方。文献综述

2。 光纤参量放大器基本理论

2。1 光参量放大过程

光纤中的非线性过程大致有两类。一类与折射率相关,包括四波混频效应(FWM),自相位调制(SPM)和交叉相位调制(XPM);另外一类包括受激布里渊散射以及受激拉曼散射等与散射有关[5]。

光纤参量能够成功实现就是基于四波混频。

四波混频效应基本有三类作用方式[6]

    (1)三个入射波的情形

是三个入射光频率，输出信号光波频率为，三个入射光波频率之和是输出信号光波频率。在三个波频率相同的入射光情形下，叫做三次谐波的产生;波长转换或着叫做频率转换则对应其中两个入射光波同频的情形。

(2)三个入射波中有一个入射波与输出波同模式

    输入光信号分别为由于存在三阶非线性因素的影响,就能得到参量衰减或增益,参量放大就是基于此点。

(3)后向参量放大和振荡

在这种情形下,作为泵浦源的是两束强光,弱光得到放大而且弱光是两束反向传播的光。

下面将要对光参量放大过程进行讨论。为推导过程的方便，特做出下面假设。第一，假设所有入射波的线性偏振状态都相同，在进行传输时，在光纤的任意位置，偏振态都不变。基于此就可以忽略电场其他的分量，在一个分量上将其简化成标量方程。第二，假设泵浦波功率在参量放大过程中保持恒定，而且光纤不存在损耗[7]。

光不论在真空还是在介质中传播本质都是一样的，都是电磁波在空间内的传播，只不过在介质中传播时电磁波的传播范围只在光纤内部，麦克斯韦方程组仍能描述其传播过程。我们可以利用麦克斯韦方程组来推导光纤中的OPA理论，已知在非磁性介质中的麦克斯韦方程组为：

以上各式中，，，的物理意义分别是磁感应强度矢量，电场强度矢量以及磁场强度矢量，，，的物理意义分别是电位移矢量，电荷密度以及电流密度矢量。由于光纤中没有自由电荷的存在，则有以下等式：

下面两个式子通常被应用于解麦克斯韦方程：

式中，，，，分别是真空中的介电常数，真空中的磁导率，感应电极化强度以及磁极化强度，由于光纤是一种非磁性介质，因此磁极化强度在光纤中值为零[8]。

根据麦克斯韦方程组和上述方程组，结合其他条件，有以下方程：

其中带入上面的方程得到：

               （12）

上式是波动方程在光纤中的形式，方程右边包含两项，第一项包含与光纤线性变化有关的量，后一项包含与光纤非线性变化有关的量[9]。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

根据此方程，可以对四波混频过程进行研究分析。首先光纤中有四个频率分别为的光波传输，可以再假设各个光波都具有相同的线偏振来简化推导过程。描述光场的数学表达式如下，其中j=1,2,3,4：