利用光纤马赫曾德干涉仪实现的光学双稳性研究

论文摘要

光学双稳态是研究具有反馈的非线性光学系统的稳态和动态行为的光学前沿课题。光学双稳态的研究开辟了非线性光学的新领域，它对激光物理学、凝聚态物理学、非平衡态物理学和非线性科学的发展起了促进作用。本文系统地介绍了光学双稳态的概念，光学双稳装置的种类和基本原理，综述了光学双稳态器件的发展历程及光学双稳态器件的应用。围绕利用光纤马赫曾德干涉仪（MZI）实现频域光学双稳态介绍了光学双稳态的基本理论、频域光学双稳态及光纤马赫曾德干涉仪的原理和制作方法。本文提出了一种利用光纤马赫曾德干涉仪实现的新型电光混合频域光学双稳装置，实验中利用ASE光源和光扫描fiber Fabry-Perot（FFP）滤波器在Amplified Spontaneous Emission（ASE）光源1525 nm-1565nm的40nm带宽范围内得到了频域可连续调变的光输出，利用光纤马赫曾德干涉仪作为光学双稳系统的调制器，当频域可连续调变的光入射到光纤马赫曾德干涉仪后得到关于光纤马赫曾德干涉仪透射率的调制曲线，从其透射光中取样，将得到的光强信号转换为电压信号作为反馈电压加到FFP上。本实验通过固定加在FFP上的电压，改变MZI的输入光强及固定MZI的输入光强，改变加在FFP上的电压两种运转方式分别实现了光学双稳态。并做出了相应的实验现象，对实验现象根据光学双稳态理论进行了系统的讨论与理论模拟，经验证，实验结果与理论模拟基本相符。频域光纤光学双稳态是光学双稳态原理与现代光纤技术的有机结合，具有广阔的应用前景。利用光纤马赫曾德干涉仪实现光学双稳态具有重要的意义，当器件工作在稳定区域时可以用做光纤激光功率稳定器；当工作在开关区域时也可以用作光开关、光路由器；特别指出的是，该类器件还可以应用做数字式光纤传感器。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 光学双稳态概述
• 1.2 光学双稳器件的种类及其原理
• 1.3 光学双稳器件发展历程
• 1.4 光学双稳器件的应用
• 1.4.1 在信息处理技术中可作为各种信号处理的手段
• 1.4.2 在激光技术中的应用
• 1.4.3 在精密计量技术中的可能应用
• 第2章 光学双稳态的基本原理
• 2.1 光学双稳态的概念
• 2.2 实现光学双稳态所需的基本条件
• 2.3 电光混合光学双稳态物理机制
• 2.4 电光混合型光学双稳器件的共性
• 2.4.1 电光混合型光学双稳器件的物理模型及其动态方程
• 2.4.2 实现混合双稳对调制曲线的要求
• 2.4.3 光电混合型光学双稳态的两种反馈方式
• 2.5 电光混合频域光学双稳态的物理模型
• 2.6 本章小结
• 第3章 光纤马赫曾德干涉仪调制器
• 3.1 光纤马赫曾德干涉仪的滤波原理
• 3.2 光纤马赫曾德干涉仪的制作
• 3.2.1 耦合器的制作
• 3.2.2 光纤马赫曾德干涉仪的制作
• 3.3 本章小结
• 第4章 利用光纤马赫曾德干涉仪实现的频域光学双稳态
• 4.1 ASE光源
• 4.2 光隔离器
• 4.3 光电探测器
• 4.4 实验研究
• 4.5 实现光学双稳态的方法及相应实验结果
• 4.5.1 固定偏置电压，调输入光强
• 4.5.2 固定输入光强，调偏置电压
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢