基于微环谐振腔的克尔光频梳研究
发布时间：2022-12-10 01:07
2007年,Del’Haye等人报道了世界上第一个微腔光频梳,自此之后,微腔光频梳先后在多种材料平台上被实现,并且被成功地应用到超高速并行光通信技术、微波光子学、光学频率合成、光钟、双梳光谱学和双梳测距等领域,展现出前所未有的优异性能。本论文采用高折射率差微环谐振腔,基于外部注入泵浦光和“自锁定”产生泵浦光两种技术方案,开展了微腔光频梳产生的实验和理论研究,具体的研究内容和取得的成果如下:一、系统地研究了微环谐振腔的设计和测试方案。针对产生微腔光频梳的需求,对微环谐振腔的自由光谱范围、品质因子和色散系数进行了针对性的设计,并采用互补金属氧化物半导体相兼容的工艺制备出高折射率差微环谐振腔。采用光纤环形谐振腔辅助的测试方法,对微环谐振腔的主要参数进行了测试表征,其自由光谱范围约为49GHz,品质因子分布在1.4~2.1×10~6,微腔的色散系数约为43ps~2/km。二、实现了微环谐振腔的蝶形封装,首次采用半导体致冷器（TEC）调谐微环谐振腔谐振峰的方法,产生了片上孤子晶体频梳。类比晶体中的晶格结构,实验中观察到的孤子晶体具有理想态、Schottky缺陷、Frenkel缺陷和超结构缺陷等多...
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 光学频率梳简介
1.2 光频梳的种类及研究现状
1.2.1 基于锁模激光器的光频梳
1.2.2 基于光电调制技术的光频梳
1.2.3 微腔克尔光频梳
1.3 论文的内容安排
第二章 光学微腔的设计、制备与测试
2.0 光学微腔的滤波特性
2.1 光学微腔的设计
2.1.1 光学微腔的自由光谱范围
2.1.2 光学微腔的品质因子
2.1.3 光学微腔的色散特性
2.2 光学微腔的制备
2.3 光学微腔的参数测试
2.3.1 波导传输损耗的测试
2.3.2 光学微腔的参数测试
2.4 小结
第三章 光学微腔中的光参量振荡
3.1 光学微腔中的相位匹配
3.2 光学微腔中光参量振荡的耦合模理论
3.3 光参量振荡的阈值
3.4 光学微腔中的光参量振荡
3.4.1 用于OPO实验的微环谐振腔介绍
3.4.2 微环谐振腔中的光参量振荡实验
3.5 小结
第四章 微腔光频梳
4.1 Lugiato-Lefever方程
4.2 微腔光频梳产生实验
4.3 微腔光频梳的噪声分析
4.4 小结
第五章 微腔孤子晶体频梳
5.1 微腔孤子晶体频梳的产生实验
5.1.1 微腔孤子晶体的产生实验
5.1.2 微腔孤子晶体的分类
5.1.3 泵浦的失谐量测量
5.1.4 微腔孤子晶体的转换效率
5.1.5 微腔孤子晶体频梳的稳定性分析
5.2 孤子晶体频梳的拉曼自频移效应
5.3 孤子晶体频梳的线宽和短时间重频稳定性
5.3.1 延时自外差法测量光波线宽和短时间频率稳定性基础
5.3.2 孤子晶体频梳的线宽及短时间重频稳定性测量
5.4 程控孤子晶体频梳的产生
5.5 基于微环谐振腔的窄线宽激光器及孤子晶体频梳产生
5.5.1 集成化的窄线宽激光器
5.5.2 可高度集成的孤子晶体频梳
5.6 小结
第六章 “自锁定”微腔光频梳
6.1 “自锁定”微腔光频梳产生实验
6.2 双色泵浦微腔光频梳的产生实验
6.3 滤波器驱动的耗散四波混频锁模激光器
6.3.1 耗散四波混频锁锁模激光器简介
6.3.2 速率可倍频调节的“FD-DFWM”锁模激光器实验研究
6.3.3 速率可调谐的“FD-DFWM”锁模激光器的理论仿真
6.4 基于环形光纤腔的微腔光频梳
6.5 “自锁定”正交双梳实验研究
6.6 小结
第七章 工作总结与展望
7.1 论文的主要研究成果及创新点
7.2 对未来工作的展望
参考文献
附录A 插图和表格索引
A.1 插图索引
A.2 表格索引
附录B 符号与缩略词
B.1 符号
B.2 缩略词
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Numerical simulation and temporal characterization of dual-pumped microringresonator-based optical frequency combs[J]. XIAOHONG HU,WEIQIANG WANG,LEIRAN WANG,WENFU ZHANG,YISHAN WANG,WEI ZHAO. Photonics Research. 2017(03)
[2]相干光纤通信系统对激光器线宽的要求[J]. 刘继红,张莹,梁猛. 光通信技术. 2011(12)
[3]高速BPSK相干光通信系统对激光器线宽要求[J]. 徐争放. 空间电子技术. 2011(01)
本文编号：3715747
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
1.1 光学频率梳简介
1.2 光频梳的种类及研究现状
1.2.1 基于锁模激光器的光频梳
1.2.2 基于光电调制技术的光频梳
1.2.3 微腔克尔光频梳
1.3 论文的内容安排
第二章 光学微腔的设计、制备与测试
2.0 光学微腔的滤波特性
2.1 光学微腔的设计
2.1.1 光学微腔的自由光谱范围
2.1.2 光学微腔的品质因子
2.1.3 光学微腔的色散特性
2.2 光学微腔的制备
2.3 光学微腔的参数测试
2.3.1 波导传输损耗的测试
2.3.2 光学微腔的参数测试
2.4 小结
第三章 光学微腔中的光参量振荡
3.1 光学微腔中的相位匹配
3.2 光学微腔中光参量振荡的耦合模理论
3.3 光参量振荡的阈值
3.4 光学微腔中的光参量振荡
3.4.1 用于OPO实验的微环谐振腔介绍
3.4.2 微环谐振腔中的光参量振荡实验
3.5 小结
第四章 微腔光频梳
4.1 Lugiato-Lefever方程
4.2 微腔光频梳产生实验
4.3 微腔光频梳的噪声分析
4.4 小结
第五章 微腔孤子晶体频梳
5.1 微腔孤子晶体频梳的产生实验
5.1.1 微腔孤子晶体的产生实验
5.1.2 微腔孤子晶体的分类
5.1.3 泵浦的失谐量测量
5.1.4 微腔孤子晶体的转换效率
5.1.5 微腔孤子晶体频梳的稳定性分析
5.2 孤子晶体频梳的拉曼自频移效应
5.3 孤子晶体频梳的线宽和短时间重频稳定性
5.3.1 延时自外差法测量光波线宽和短时间频率稳定性基础
5.3.2 孤子晶体频梳的线宽及短时间重频稳定性测量
5.4 程控孤子晶体频梳的产生
5.5 基于微环谐振腔的窄线宽激光器及孤子晶体频梳产生
5.5.1 集成化的窄线宽激光器
5.5.2 可高度集成的孤子晶体频梳
5.6 小结
第六章 “自锁定”微腔光频梳
6.1 “自锁定”微腔光频梳产生实验
6.2 双色泵浦微腔光频梳的产生实验
6.3 滤波器驱动的耗散四波混频锁模激光器
6.3.1 耗散四波混频锁锁模激光器简介
6.3.2 速率可倍频调节的“FD-DFWM”锁模激光器实验研究
6.3.3 速率可调谐的“FD-DFWM”锁模激光器的理论仿真
6.4 基于环形光纤腔的微腔光频梳
6.5 “自锁定”正交双梳实验研究
6.6 小结
第七章 工作总结与展望
7.1 论文的主要研究成果及创新点
7.2 对未来工作的展望
参考文献
附录A 插图和表格索引
A.1 插图索引
A.2 表格索引
附录B 符号与缩略词
B.1 符号
B.2 缩略词
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Numerical simulation and temporal characterization of dual-pumped microringresonator-based optical frequency combs[J]. XIAOHONG HU,WEIQIANG WANG,LEIRAN WANG,WENFU ZHANG,YISHAN WANG,WEI ZHAO. Photonics Research. 2017(03)
[2]相干光纤通信系统对激光器线宽的要求[J]. 刘继红,张莹,梁猛. 光通信技术. 2011(12)
[3]高速BPSK相干光通信系统对激光器线宽要求[J]. 徐争放. 空间电子技术. 2011(01)
本文编号：3715747
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