PERFORMANCE EVALUATION OF ERBIUM DOPED FIBER AMPLIFIER (EDFA) FOR EFFICIENT DESIGN OF FIBER LASER. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF (Thesis)
MS_THESIS_ZIAUL_AMIN.pdf - Submitted Version Download (3MB) | Preview |
Arabic Abstract
فقد حظيت ألياف الليزر باهتمام بالغ من فرق البحوث المتنوعة. في الحقيقة يمكن النظر إلى الليف الليزري على أنه نسخة متطورة من المضخم الليفي غير أن الأول يحتوي على آلية تغذية راجعة مناسبة لتحويله إلى ما هو عليه. وبناء على ما تقدم، فإن دراسة سلوك المضخم الليفي يعد خطوة مناسبة قبل الشروع بتصميم الليف الليزري المرغوب. في هذه الرسالة, قمنا بتصميم و محاكاة ليف ليزري حلقي قابل للمعايرة ممزوج بالإربيوم (EDFRL) باستخدام برنامج OptiSystem الاصدار 13 و برنامج VPIphotonicsComponetMaker الاصدار 9.3. لكن قبل هذا، فقد تمت دراسة أداء الليف المزوج بالاربيوم (EDF) بما يختص بقيمة نصف قطر المزج و تركيز أيون المزج و تفاعل الايونات مع بعضها البعض. و من ثم فقد تم عمل محاكاة رقمية لاثر هذه التفاعلات من خلال تصميم ليف ليزري حلقي قابل للمعايرة ممزوج بالإربيوم قابل للمعايرة. و قد وجد أن لهذه التفاعلات اثرا في تقليل مجال المعايرة الممكنة. اضافة الى ما قد سبق، فقد تم دراسة سلوك الليف المزوج بالاربيوم مجددا و لكن هذه المرة باعتبار معكوس الانتشار على طول الليف المزوج بالاربيوم باستخدام حزمتين ضوئيتين ضاغتتين بأطوال موجية مساوية ل 1480 nm و 980 nm بهدف تصميم ليف ليزري حلقي قابل للمعايرة ممزوج بالإربيوم قابل للمعايرة بشكل أكبر. من خلال تحليل أثر معكوس الانتشار، فقد تم التوصل الى ان استخدام حزمة ضوئية ضاغطة ثنائية الاتجاه و بطول موجي مساو ل. 1480 nm مناسب لتصميم ليف ليزري حلقي قابل للمعايرة ممزوج بالإربيوم قابل للمعايرة بشكل أكبر. تبعا لهذا، فقد قمنا أيضا بتصميم و محاكاة ليف ليزري حلقي قابل للمعايرة ممزوج بالإربيوم قابل للمعايرة بشكل أكبر اعتمادا على طول الليف الانسب تحت تاثير الضخ الأحادي و الثنائي الاتجاه. و من ثم تم مقارنة مجال المعايرة الناتج عن كلا النوعين. و قد أثبتت المقارنة أن الضخ ثنائي الاتجاه يوفر مجالا أكبر للمعايرة و البالغ (1525-1645 nm) مقارنة بنظيره أحادي الاتجاه و الذي يبلغ المجال الناتج عنه (nm 1528-1620). بالاضافة الى ما سبق، فقد قمنا بمحاكاة أثر خسارة الفجوات الداخلية و نسبة الترابط و قوة الضخ و أثرها على مجال المعايرة الخاص ب. ليف ليزري حلقي قابل للمعايرة ممزوج بالإربيوم. و ختاما، فقد قمنا ببناء منصتين للتجارب المتعلقة ب. ليف ليزري حلقي قابل للمعايرة ممزوج بالإربيوم اعتمادا على الادوات المتوفرة في المختبر و ذلك لاختبار أثر كل من خسارة الفجوات الداخلية و نسبة الترابط على مجال المعايرة.
English Abstract
Fiber lasers have attracted considerable attention due to their potential applications in Wavelength Division Multiplexing (WDM) system, sensing, optical components testing and spectroscopy. In fact, fiber laser is a modified version of a fiber amplifier where a suitable feedback mechanism is applied to convert it into a fiber laser. Therefore, fiber amplifier performance analysis prior to designing fiber laser would be an efficient method. In this thesis, we have designed and simulated tunable erbium doped fiber ring laser (EDFRL) using OptiSystem (version 13) and VPIphotonicsComponetMaker (version 9.3). Before designing tunable erbium doped fiber ring laser, erbium doped fiber (EDF) performances have been analyzed in terms of doping radius, dopant ion concentrations, and ion-ion interaction. Then, detrimental ion-ion interaction effects are simulated by designing tunable erbium doped fiber ring laser. It is found that, ion-ion interaction process reduces the tunable range of erbium doped fiber ring laser. Also, erbium doped fiber performances have again been analyzed in terms of population inversion along the erbium doped fiber length using 1480 nm and 980 nm pumping wavelength with an aim to design a widely tunable erbium doped fiber ring laser. From the population inversion analysis, it was assumed that 1480 nm pumping wavelength and bidirectional pumping configuration would be suitable for wide band tunable erbium doped fiber ring laser design. Following this, we have designed and simulated widely tunable erbium doped fiber ring laser based on active fiber length optimization with forward and bidirectional pumping configuration. Then, tuning range for the forward and bidirectional pumping configuration have been compared. Comparison results show that bidirectional pumping configuration provide the wider tuning range (1525-1645 nm) than the forward pumping case (1528-1620 nm). In addition, we have simulated the effects of intra-cavity loss, coupling ratio, and pumping power on the tuning range of erbium doped fiber ring laser. Finally, we have designed two experimental setups for erbium doped fiber ring laser using the existing lab equipment to investigate coupling ratio and intra-cavity loss effects on the tuning range
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Electrical |
| Department: | College of Engineering and Physics > Electrical Engineering |
| Committee Advisor: | Qureshi, Dr. Khurram Karim |
| Committee Members: | Masoudi, Dr. Husain M. and Haider, Dr. Muhammad Baseer |
| Depositing User: | MD. ZIAUL AMIN (g201303710) |
| Date Deposited: | 03 Jan 2016 06:35 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 16:31 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139807 |