基于非线性效应的频率间隔可切换光学频率梳产生研究

发布时间：2020-06-15 08:49

【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。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O43
【图文】：

重庆理工大学硕士学位论文而其在时域上则表现为重复频率稳定的飞秒脉冲激光，设时域上真空中两个相邻脉冲的间距为 ¨，脉冲重复频率为 。通常，在飞秒级的超短脉冲激光中，单个脉冲时间内的激光所能震荡的时间十分得短，不到几个光学周期。飞秒光学频率梳的群速度和相速度之间会因空气介质、杂质或者其他色散介质的干扰而产生差异，因此载波与脉冲包络之间的相位关系会发生变化[6-8]。通常，在激光器的内腔中，激光每振荡一次，它的载波（carrier）和脉冲包络（envelope）都会发生一个相位偏移，其偏移的大小表示为 。当然，这种相位偏移在频域上也有与之相对应的表现形式，其表现为：所有纵模分量都沿着频率轴有一个偏移频率，这个频率称为初始偏移频率，也可叫做零频率，其大小可表示为 。如下图 1.1 所示

图 1.2 光学频率梳的产生方法1.2.1 基于外调制器法由于单个调制器得到的输出光谱的质量不高，所以一般都是级联相同或者不同调器来得到顶部平坦、数量更多等等特性的光频率梳输出。平坦且等频率间隔的光频梳有许多应用，如射频光子学、全光信号处理、光学任意波形产生以及用于光通信的波分复用源等等。1.2.1.1 基于级联相位调制器

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本文编号：2714179