论文题目: 生成波长可调谐超短光脉冲的自注入锁定实验系统的建立及其理论研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理电子学
作者: 陈吉武
导师: 李志能
关键词: 超短光脉冲,增益开关,自注入锁定,边模抑制比,波长调谐
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 波长可调谐超短光脉冲在波分复用、时分复用光纤通信系统以及光纤传感中具有广阔的应用前景。对商用法布里—珀罗(F-P)型激光二极管实施增益开关调制、并进行自注入锁定是产生波长可调谐超短光脉冲的简单、可靠方法,该方法属自注入增益开关技术。衡量自注入锁定系统性能的两个主要参数是其输出的单模激光脉冲的边模抑制比(SMSR)和波长调谐范围。论文首先针对以增益调制的F-P激光二极管为核心的自注入锁定系统,进行了理论上的分析,在频域和时域中分别讨论了关于增益调制的F-P激光二极管在自注入锁定系统中产生波长可调谐超短光脉冲的原理,提出了自注入锁定的实质是锁模的又一个方式,即复合激光腔的高阶锁模;并提出了突出光学物理过程的宏观动态时域计算框架——光脉冲的动态跟踪计算方案,并对两个实际的实验系统进行了模拟计算,结果表明,在光脉冲的SMSR、光脉冲的产生过程,以及光脉冲的形状上,与实际系统符合的较好。然后,提出和建立了几个简单、高效、性能良好的自注入锁定实验系统,实验结果表明,这几个系统可产生可调谐单波长、或双波长超短光脉冲,并且系统所输出的光脉冲在较宽的波长调谐范围内具有较高的SMSR。最后,提出并建立了应用于气体传感的自注入锁定实验系统,实验结果表明,系统具有较高的测量灵敏度。主要创新内容如下: 1.提出并建立了采用两个光纤光栅的自注入锁定基本实验系统,以生成在较宽的波长选择范围内,具有较高SMSR的波长可调谐超短光脉冲。系统的关键是光路结构合理,仅输出光需要光耦合器引导,而反馈光(种子光)则不再通过光耦合器,从而,使种子光具有足够的能量而保证了被选模式的较强竞争力。在增益调制的F-P激光二极管外腔中,采用了两个串联相接的光纤光栅,以扩大波长调谐范围。实验结果显示,在25.7nm的波长调谐范围内,输出光脉冲的SMSR高于32dB。 在基本实验系统的反馈光路中加置EDFA,可以极大地增强被选模式的竞争力。这种改进系统的输出光脉冲在更宽的波长调谐范围里达到极高的SMSR。系统在24nm的波长调谐范围内,获得了SMSR高于40dB的单模光脉冲输出;而在1521.8 nm和1550.0nm之间28.2nm的波长调谐范围内,SMSR高于35dB。 2.提出并建立了利用F-P滤波器入射端面的反射作为输出的自注入锁定基本实验系统,以生成波长可调谐超短光脉冲;并对在此系统的反馈光路中加置EDFA后而形成的改进系统进行了实验研究。 入射端面的反射作为输出的基本实验系统的核心是光路结构合理而巧妙。其关键是将可调谐F-P滤波器的透射光与反射光分开,其中反射光作为系统的输出,使系统不再需要光耦合器来引导输出,从而基本克服了F-P滤波器插入损耗大的缺点,保证了反馈光具有足够的能量。基本实验系统简单高效,并实现了波长的电子调谐。实验结果显示,在26nm的波长调谐范围内输出光脉冲的SMSR高于30dB,且在波长调谐过程中驱动射频电流的重复频率保持不变。 改进实验系统的关键是在反馈光路中加置EDFA。EDFA有效地增强了被选模式的竞争力,所以,输出光脉冲在更宽的波长调谐范围里达到较高的SMSR。系统在30nm的波长调谐范围内获得了SMSR高于30dB的单模光脉冲输出。最高SMSR超过40dB。光脉冲的功率明显增大,最高可达-5.83dBm。
论文目录:
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
§1.1 光通信发展回顾
§1.2 光纤通信近期概况
§1.3 波长可调谐、超短脉冲的激光源
§1.3.1 可调谐光纤激光器
§1.3.2 可调谐半导体激光器
§1.3.3 采用增益开关调制、自注入锁定方式的F-P激光器
§1.4 论文的主要内容和章节安排
第二章 增益调制的自注入锁定系统的理论分析
§2.1 注入锁定的基本理论
§2.1.1 连续激光器的注入锁定
§2.1.2 脉冲激光器的注入锁定
§2.1.3 注入锁定的实际意义
§2.2 锁模的基本理论
§2.2.1 锁模原理
§2.2.2 实现锁模的方法
§2.2.3 半导体激光器的锁模原理
§2.3 自注入锁定系统产生可调谐超短光脉冲的理论分析
§2.3.1 自注入锁定的频谱分析模型——复合腔的高阶锁模
§2.3.1.1 自注入锁定与一般锁模的对比关系分析
§2.3.1.2 复合激光腔的高阶锁模的理论分析
§2.3.2 基于频谱分析模型的自注入锁定系统的时域算法
§2.3.2.1 初值定义
§2.3.2.2 光脉冲在内、外腔各处以及不同时刻之间的函数关系
§2.3.2.3 自注入锁定光脉冲的时域具体算法
第三章 以光纤光栅作为波长调谐器件的自注入锁定系统的实验研究
§3.1 引言
§3.2 以光纤光栅进行波长调谐的自注入锁定系统
§3.2.1 实验系统
§3.2.2 实验结果及讨论
§3.2.3 实验系统的时域动态的模拟计算
§3.2.3.1 系统等效光路
§3.2.3.2 初始条件
§3.2.3.3 模拟具体算法
§3.2.3.4 计算结果
§3.3 以光纤光栅进行波长调谐的自注入锁定系统的改进
§3.3.1 实验系统
§3.3.2 实验结果及讨论
§3.4 本章小结
第四章 以法布里—珀罗滤波器入射端面作为输出的自注入锁定系统的实验研究
§4.1 引言
§4.2 以F-P滤波器入射端面作为输出的自注入锁定系统
§4.2.1 实验系统
§4.2.2 实验结果及讨论
§4.2.3 实验系统的时域动态的模拟计算
§4.3 FP滤波器入射面作为输出的自注入锁定系统的改进
§4.3.1 实验系统
§4.3.2 实验结果及讨论
§4.4 本章小结
第五章 生成可调谐双波长的自注入锁定实验研究
§5.1 引言
§5.2 生成可调谐双波长超短光脉冲的自注入锁定实验
§5.2.1 实验系统
§5.2.2 实验结果及讨论
§5.3 本章小结
第六章 自注入锁定系统的传感应用——差值光谱吸收的测量
§6.1 引言
§6.2 自注入锁定的差值光谱吸收测量
§6.2.1 实验系统
§6.2.2 实验结果及讨论
§6.3 本章小结
第七章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读博士期间发表的论文
发布时间: 2005-07-27
参考文献
- [1].探测用激光光源中的若干关键技术研究[D]. 连天虹.西安电子科技大学2016
- [2].磷酸盐单频光纤激光器噪声机理及其抑制技术研究[D]. 李灿.华南理工大学2015
- [3].基于半导体光集成器件的毫米波拍频光源研究[D]. 黄缙.清华大学2010
- [4].CMOS工艺下高性能低成本频率综合器研究与实现[D]. 孟煦.中国科学技术大学2016
- [5].基于注入半导体激光器的微波光子技术研究[D]. 郭精忠.天津大学2012
- [6].高功率光纤激光器特性分析及应用研究[D]. 高昆.中国科学技术大学2009
- [7].注入锁定钛宝石激光器的研制及其在光晶格钟中的应用[D]. 周庆红.华东师范大学2011
相关论文
- [1].注入锁定钛宝石激光器的研制及其在光晶格钟中的应用[D]. 周庆红.华东师范大学2011
- [2].基于注入半导体激光器的微波光子技术研究[D]. 郭精忠.天津大学2012
- [3].半导体激光器在光注入下的偏振及动态特性研究[D]. 张伟利.西南交通大学2008
- [4].基于半导体光集成器件的毫米波拍频光源研究[D]. 黄缙.清华大学2010
- [5].改善高功率半导体激光器相干特性的研究[D]. 洪治.浙江大学2001
- [6].光码分复用关键技术及可调谐光脉冲生成技术研究[D]. 方晓惠.天津大学2003
- [7].光纤超短脉冲光源和全光波长变换技术的研究[D]. 王肇颖.天津大学2004
- [8].超短脉冲激光器的实验及理论研究[D]. 宋丽军.山西大学2005
- [9].超短脉冲掺镱光纤激光器的研究[D]. 黄绣江.电子科技大学2005
- [10].超短脉冲激光在二阶非线性介质中的时空调制及其应用[D]. 徐晗.华东师范大学2007