掺铒光纤温度特性：损耗与截面变化研究

本文主要探讨了掺铒光纤在不同温度下的吸收截面谱和发射截面谱的特性，这对于光纤通信系统在高温环境下的性能优化具有重要意义。研究者徐宏杰和杜赛辉，来自北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，他们首先从理论上分析了掺铒光纤的损耗系数、吸收截面和发射截面与温度之间的关联。他们发现，当波长小于1536纳米时，随着温度的降低，损耗系数呈现增大的趋势；相反，当波长大于1536纳米时，损耗系数会随着温度上升而增加。这个现象是由于材料的热膨胀和非线性效应导致的，低温下掺铒离子的能级分布可能更有利于光的吸收，而在高温下，可能有更多的能量跃迁导致更多的能量损失。 实验部分，他们采用了截断法来测量掺铒光纤的损耗谱，这是一种精确测量光纤损耗的方法，通过对光纤长度进行逐步减小，记录相应光功率的变化，从而得到完整的损耗谱。通过损耗谱，研究人员进一步计算出了吸收截面谱，这是光纤传输效率的关键参数，它反映了光纤对特定波长光的吸收能力。接着，利用McCumber关系，他们将吸收截面谱转化为发射截面谱，这一过程揭示了光纤在不同温度下光放大和发射能力的变化。 这项研究的结果对于理解掺铒光纤在高温环境中的行为至关重要，对于设计和优化光纤通信系统，特别是在光纤放大器、激光器等应用中，需要考虑温度对光纤性能的影响，以确保在各种工作条件下仍能保持稳定和高效的数据传输。此外，这些研究成果也对光纤器件的热稳定性评估以及未来研发高温环境下使用的高性能光纤提供了理论支持。掺铒光纤的温度特性研究是光纤光学领域的重要进展，为未来的光纤技术发展奠定了基础。