利用ASE光源实现的光学双稳性研究

论文摘要

光学双稳态（Optical Bistability，简称为OB）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。由于光学双稳器件能直接处理光信号，并具有开关时间短、并行处理信号等优点，所以在高速光纤通信、光存储、高速光开关、光信息处理、激光强度稳定和光学双稳传感中具有潜在的应用前景，因此深入开展光学双稳态效应的研究具有十分重要的意义。随着可调谐光源的深入研究，频域光学双稳性较之强度型光学双稳性具有更广阔的应用领域，受到更多的关注。本课题利用非相干的ASE（Amplified Spontaneous Emission）宽带光源作为双稳器件的光源，结合扫描光纤法布里-珀罗（Fiber Fabry-Perot，简称FFP）滤波器进行波长选择，成功的实现了光电混合型频域光学双稳运转。要实现双稳态运转，需要满足两个条件，一个是非线性光调制，本实验用光纤布喇格光栅（Fiber Bragg Grating，简称FBG）作为非线性调制器；另一个是反馈，则由光电转换后的电压信号加在可调谐的光纤FFP滤波器来获得。作者在理论上，对双稳态实现的基本原理进行了详细的叙述，并利用调制曲线和反馈曲线的方程对不同参数下的双稳器件的输出进行了数值计算，模拟分析了双稳器件的输出变化趋势，便于选取双稳器件的工作参数。在实验上，通过调节入射光强、放大器增益、偏置电压等方式实现了光学双稳运转。此外，作者还实现了两个光栅串联的双稳态输出，为今后分布式光纤光栅频域光学双稳态的研究提供了实验基础。

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 光学双稳态的分类
• 1.3 光学双稳态的研究历程
• 1.4 光纤光学双稳态的应用
• 1.4.1 光纤光学双稳态在信息处理方面的应用
• 1.4.2 光纤光学双稳态在激光强度稳定方面的应用
• 1.4.3 光纤光学双稳态在传感技术中的应用
• 1.5 本章小结
• 第2章 光学双稳态原理
• 2.1 光学双稳装置的基本工作原理
• 2.2 光电混合型双稳器件的特性分析
• 2.2.1 光电混合型双稳器件的物理模型和动态方程
• 2.2.2 光电混合型双稳装置的稳定性分析及光学双稳特性
• 2.2.3 实现光电混合双稳态对调制曲线的要求
• 2.3 光电混合型单反馈光学双稳态
• 2.4 光电混合型双反馈光学双稳态
• 2.5 本章小结
• 第3章 光电混合型光学双稳态装置中的调制器
• 3.1 光纤布喇格光栅（FBG）调制器
• 3.2 扫描光纤 F-P（FFP）调制器
• 3.3 本章小结
• 第4章 利用FBG实现的频域光学双稳态的研究
• 4.1 实验装置
• 4.1.1 ASE光源
• 4.1.2 光隔离器
• 4.1.3 光环行器
• 4.1.4 光电探测器
• 4.2 实验研究及模拟计算
• 4.2.1 由ASE和扫描FFP实现的频率可连续调变的光输出
• 4.2.2 利用FBG产生调制曲线
• 4.2.3 反馈
• 4.2.4 光学双稳运转的实验研究
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢