任意波形超短光脉冲发生器研究

论文摘要

任意波形的超短光脉冲发生技术在高质量光源产生、光信息处理以及超高速光纤通信等各个方面都有广泛的应用。随着科学的进步和光信息技术的发展,人们对此产生了浓厚的兴趣并作了很多的研究。超短光脉冲的产生,已经不仅局限于对脉冲超短化的追求,在其波形、重复频率的可调谐性上也有了很多的要求。如何得到脉冲短且可调谐的脉冲发生器是目前重要的一个课题。在详细讨论脉冲信号傅里叶变换的基础上,通过对现有的基于傅里叶变换的超短脉冲整形系统的分析与比较,详细讨论并分析了一种全光纤、逐条控制谱线幅度与相位的脉冲整形系统。其创新点在于：我们利用基于光纤环型腔的光梳发生器产生梳状光；采取光纤环形谐振腔配合光纤光栅提高滤波的精确度；通过可调光衰减器和PZT制作的相位延迟器分别控制谱线的幅度与相位,衰减器与相位延迟器采取串联结构。本文的主要工作包括以下几个方面：1)通过深入调研国内外超短脉冲整形的研究现状及发展趋势,明确了基于傅里叶变换的脉冲整形工作原理。采用连续光打入光电相位调制器后生成光梳,利用FBG滤出需要谱线,然后逐条控制谱线的幅度与相位的这种全光纤O-AWG结构。2)构建系统模型,先从整体对系统进行说明,然后详细分析了每一部分的工作原理,并通过理论计算,指出对信号进行整形所需各部分的参数。3)简要分析了色散对脉冲信号的影响。通过Matlab仿真,以三角形脉冲为例,分析了改变谱线幅度、相位和数量对合成波形产生的影响。然后对其他任意波形的产生做了一些讨论。最后对本系统与其他脉冲整形系统做了比较。对基于傅里叶变换的超短脉冲整形技术进行了数值分析和理论分析,并构建了基本的系统结构。结果表明,这种全光纤的超短光脉冲发生器对脉冲整形具有广泛的潜在应用价值。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 超短脉冲发生器介绍
• 1.2 超短光脉冲的应用
• 1.3 超短光脉冲发生器的国内外研究现状
• 1.4 本论文研究内容与意义
• 1.5 本论文各章内容安排
• 2 各种超短光脉冲发生器介绍与工作原理
• 2.1 引言
• 2.2 调Q（Q-switch）技术
• 2.3 锁模技术
• 2.3.1 主动锁模
• 2.3.2 被动锁模
• 2.3.3 主被动混合锁模
• 2.4 光脉冲压缩
• 2.5 本章小结
• 3 任意波形超短光脉冲发生器原理与系统结构
• 3.1 引言
• 3.2 傅里叶变换原理
• 3.2.1 周期信号的连续傅里叶级数变换
• 3.2.2 连续时间信号的连续傅里叶变换
• 3.3 超短脉冲整形原理
• 3.3.1 利用傅里叶变换原理进行脉冲整形
• 3.3.2 利用电光晶体进行脉冲整形
• 3.3.3 利用双折射系统进行脉冲整形
• 3.4 任意波形的超短光脉冲发生器原理与分析
• 3.5 系统结构与分析
• 3.5.1 光学频率梳
• 3.5.2 滤波
• 3.5.3 谱线的幅度控制
• 3.5.4 谱线的相位控制
• 3.6 本章小结
• 4 仿真误差与分析
• 4.1 引言
• 4.2 色散对系统的影响
• 4.3 谱线幅度和相位的确定
• 4.4 Matlab仿真分析
• 4.4.1 超短脉冲谱线幅度控制与波形相似度的分析
• 4.4.2 超短脉冲谱线相位控制与波形相似度的分析
• 4.4.3 超短脉冲谱线条数与波形相似度的分析
• 4.5 关于波形的一些讨论
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文所获得的主要结论
• 5.2 前景展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集