基于非线性效应的频率间隔可切换光学频率梳产生研究

论文摘要

光学频率梳（OFC）是指在频域内由一系列离散的、等间隔的频率分量组成的频谱,且谱线之间具有稳定的相位关系。在时域中,OFC被视为规则的且具有固定重复频率的超短脉冲,此超短脉冲可作为以微波原子钟为基础的时间频率标准达到GHz量级。而光学频率标准可达到THz量级。因此,OFC可作为连接微波频率和光学频率的桥梁,使其进一步提高时间计量的精度和准确性。随着时代以及光通信技术的不断发展,因光学频率梳具有很大的应用前景受到学术界的广泛关注,而且,它是继超短脉冲激光出现后在激光领域后起之秀。本论文的研究的目标主要有以下内容,研究并设计了两种方案,这两种方案都使用了高非线性光纤,主要应用了它的非线性。本文主要的工作和研究内容如下:（1）提出了基于马赫曾德尔调制器（MZM）的光学频率梳产生方案。该方案使用了一个马赫曾德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator,MZM）,一段高非线性光纤（High Nonlinear Optical Fiber,HNLF）和一个检偏器（Polarization Detector,POL）。经过MZM调制后的信号经高功率掺铒放大器（High Power Erbium Doped Amplifier,HP-EDFA）放大后注入到（High Nonlinear Optical Fiber,HNLF）,经过四波混频效应后获得一个光学频率梳（Optical Frequency Combs,OFC）。在偏振控制器（Polarization Controller,PC）和检偏器的作用下改变了光信号传输的偏振态,可消除输出OFC谱线的基座,使得输出的OFC的功率谱线分布更加均匀。（2）提出了基于非线性效应的频率间隔可切换光学频率梳产生方案。该方案主要使用了一个1:99的保偏耦合器以及一段高非线性光纤（High Nonlinear Optical Fiber,HNLF）。光信号在传输时受HNLF的非线性效应（受激布里渊效应,级联四波混频效应）的影响从而产生等间距的光频率梳。因光纤中的瑞利散射效应以及调整PC后光信号偏振态变化的影响进而输出间距可切换的OFC。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 光学频率梳的研究背景和意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 光学频率梳产生的国内外研究现状
•     1.2.1 基于外调制器法
•       1.2.1.1 基于级联相位调制器
•       1.2.1.2 基于级联强度调制器
•       1.2.1.3 基于级联偏振调制器
•       1.2.1.4 基于级联相位调制器和循环移频器
•     1.2.2 基于微环谐振腔法
•     1.2.3 基于光电谐振器法
•     1.2.4 基于光学非线性效应法
•   1.3 频率间距可切换的梳状谱的研究现状
•   1.4 本论文的主要工作
•   1.5 论文的内容安排
• 2 光学频率梳产生与光谱展宽机制
•   2.1 光纤中的非线性效应
•     2.1.1 参量过程
•       2.1.1.1 四波混频效应（FWM）
•     2.1.2 非线性折射率相关的调制
•       2.1.2.1 自相位调制（SPM）
•       2.1.2.2 交叉相位调制（XPM）
•     2.1.3 受激布里渊散射（SBS）
•     2.1.4 受激拉曼散射（SRS）
•   2.2 几种展宽机制
•     2.2.1 群速度色散
•     2.2.2 调制不稳定
•     2.2.3 光孤子和色散波
• 3 基于MZM的光学频率梳产生研究
•   3.1 设计方案与原理
•     3.1.1 设计方案
•     3.1.2 设计原理
•   3.2 实验及结果分析
•   3.3 本章相关方案小结
• 4 基于非线性效应的频率间隔可切换光学频率梳产生
•   4.1 设计方案与原理
•     4.1.1 设计方案
•     4.1.2 设计原理
•   4.2 实验及结果分析
•   4.3 本章相关方案小结
• 5 总结与展望
•   5.1 工作总结和创新点
•   5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 史伦

导师: 王飞

关键词: 光学频率梳,非线性效应,受激布里渊效应,级联四波混频效应,瑞利散射效应

来源: 重庆理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 重庆理工大学

分类号: O43

总页数: 67

文件大小: 3608K

下载量: 102