该文提出在参数激励压电俘能器中增设弹性振幅放大器。利用扩展哈密顿原理，建立了系统的动力学方程，通过数值仿真，研究了弹性振幅放大器及其刚度系数对俘能器性能的影响。研究结果表明，当压电梁未发生屈曲，且压电梁的固有频率与弹性振幅放大器固有频率比满足1∶2共振条件时，能够降低参数激励俘能器的激励阈值，并拓宽俘能器的频率带宽。此时的刚度系数称为共振刚度系数ksr。研究表明，当弹性振幅放大器的刚度系数小于ksr时，俘能器的平均输出功率、均方根电压峰值及频率带宽均随着刚度系数的增加而增加；当弹性振幅放大器的刚度系数大于ksr时，随着刚度系数的增加，俘能器的频率带宽增大，均方根电压峰值略减小，而平均输出功率在激励幅值较大时趋于相同。

该文提出了一种在压电梁与末端质量块之间加装一个弹簧的二自由度压电俘能器。利用扩展哈密顿原理建立了俘能器的机电耦合方程。仿真结果表明, 当压电梁不屈曲时, 压电梁子系统与质量块-弹簧子系统之间的运动相互影响, 弹簧刚度、质量块的质量对俘能器的俘能性能有重要影响。当质量块-弹簧子系统的固有频率为压电梁子系统的固有频率2倍时, 系统为自参数共振系统, 此时的激励阈值为最小, 且俘能带宽也会增大。

实验实现了基于钠铝硼硅酸盐玻璃的近红外PbSe量子点光纤放大器(QDFA),并在钠铝硼硅酸盐玻璃基底中,通过优化熔融-退火法的热处理条件,制备中心粒径为4.08~5.88 nm的PbSe量子点光纤。该QDFA由量子点光纤、波分复用器、隔离器、抽运源等构成。实验表明:QDFA在1260~1380 nm区间实现了信号光的放大,增益波长区间与量子点的粒径大小有关。当输入信号光功率为-17 dBm时,输出信号光增益为16.4 dB,-3 dB带宽达80 nm。实验观测到明显的激励阈值和增益饱和现象。与常规的掺铒光纤放大器以及少模掺铒光纤放大器相比,本研究的QDFA的激励阈值低、带宽大、噪声小。本研究设计的PbSe-QDFA为扩展光纤通信波段和工业化应用提供了一种新的途径。

实现了基于PbS量子点掺杂的近红外S-C-L超宽带低噪声光纤放大器(QDFA)。以紫外(UV)固化胶为光纤纤芯本底,以PbS量子点作为增益介质,由973 nm单模激光器、隔离器、波分复用器、量子点掺杂光纤等构成全光路结构,在1470~1620 nm的宽波带区间实现了对信号光的放大。结果表明:在1550 nm波长附近,QDFA的带宽为75 nm。当输入信号光功率为-23 dBm时,开关增益为16 dB~19 dB(净增益为12.26 dB~15.26 dB),噪声系数约为3 dB。实验观测到了较明显的激励阈值和增益饱和现象,确定了适用的量子点掺杂浓度与光纤长度之间的线性关系。所实现的QDFA的带宽、C波带增益平坦度、噪声系数等指标优于常规的掺铒光纤放大器(EDFAs),L波带增益平坦度略低于经优化的多光纤EDFAs。

实现了一种硒化铅(PbSe)量子点掺杂的光纤放大器(QDFA)。以直径为4 nm 的PbSe 量子点作为光纤增益介质，由量子点掺杂光纤、980 nm 单模激光器、波分复用器、隔离器等组成全光传输结构，在1250~1370 nm 的宽带区间实现了信号光的放大。实验表明：对于纤芯直径为50 μm 的多模量子点掺杂光纤，激励阈值为62 mW，-3 dB 宽带达120 nm，-1 dB 平坦带宽为90 nm，增益可达12 dB。与传统的掺铒光纤放大器相比，QDFA 的带宽更宽，增益更平坦，噪声也较低。该QDFA 为解决目前密集型光波复用(DWDM)系统对光纤通信放大器日益增长的带宽需求提供了一种新的途径。