基于色散调谐的可编程扫频光源的产生和应用
发布时间：2021-01-03 11:08
扫频光源在自然科学研究和日常生活中有着重要应用。本论文介绍了几种实现扫频光源的典型方案,并详细介绍了基于色散调谐的扫频光源的原理和实现方法,从各个方面分析了影响色散调谐扫频光源的性能指标的几种因素,实现了扫频光源的正常工作。针对扫频光源的典型应用——时域拉伸显微成像系统,提出了改善其性能的两种方法。在研究过程中主要完成了以下工作:（1）从理论上深入研究了色散调谐光源的原理,并分析了其性能指标,包括:扫频速度、瞬时线宽和扫频带宽。通过设计和实验,实现了带宽为20nm的扫频范围,并最终实现了扫频速度不低于1kHz的扫频光源。（2）从理论上详细分析了时域拉伸显微成像系统的性能参数,分析了其在三个方面局限性:高探测带宽、大时域色散和存在冗余数据。（3）提出将异步光采样技术应用于经典的时域拉伸显微成像,分析了该方案的性能参数,在不牺牲成像质量的条件下,将系统探测带宽降低了9200倍。（4）提出了基于色散调谐的可编程光源,并将其应用于时域拉伸显微成像,实现了可编程成像。该方案不需要大色散和大探测带宽,同时将减少冗余数据。
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
扫频光源的时间-波长映射关系
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文于低速的光谱仪，而是由光源扫频速度决定，可以实现 MHz 量级的探测帧率。在 SS-OCT 中，扫频光源的瞬时线宽代表了光源的相干性，瞬时线宽越窄，相干长度越大，可以探测的深度也越大[2]。而扫频范围越大则意味着可以获取更多的光谱信息，经过傅里叶变换后的频谱精度也就越高，也就是深度成像的分辨率越好。扫频速度的提升可以提高 OCT 的成像速度。
图 1-3 利用扫频光源的光学传感系统结构图1.2.3 利用扫频光源的二次相位变化实现时域透镜为了探测光学信号，可以通过光电探测器将光信号转换为电信号，然后通过电学的方法进行测量。但是，这种方法需要与光信号带宽相匹配的电学系统，可以测量的带宽受限于电学系统。为了实现对大带宽光学信号的测量，基于时间-空间二相性的概念，类比于空间成像系统，可以进行时域成像。时域成像可以让一个任意波形在保持时域包络形状不变的条件下进行时域上的放大或者缩小成像。当进行放大成像时，信号将在时域上展宽，所需的探测带宽也得以降低，让其满足电学系统的探测带宽。空间上的成像是在空间上对光信号进行了二次相位调制，其实现方式有空间透镜等。而时域成像则依赖于时域的二次相位调制，实现这一功能的装置被称为时域透镜[16-18]。实现时域透镜的方案可以分为相位调制型时域透镜和参量型时域透镜。相位调
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光加工在线监测技术研究进展[J]. 丁烨,薛遥,庞继红,杨立军,洪明辉. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2019(04)
[2]光通信技术研究现状及发展趋势[J]. 吕向东,梁雪瑞,喻千尘,马卫东. 电信科学. 2019(02)
[3]傅里叶域锁模扫频光相干层析系统仿真[J]. 汪霄,霍力,娄采云. 半导体光电. 2018(04)
[4]一种基于SOA级联的扫频光源实验研究[J]. 汪鹏飞,童杏林,邓承伟. 半导体光电. 2018(04)
[5]光谱编码成像系统的数据压缩技术[J]. 何璐,戴博,张大伟. 强激光与粒子束. 2018(09)
[6]时间序列编码放大显微系统的成像方法研究[J]. 焦小毅,林静,程晓明,张彬,丁迎春. 强激光与粒子束. 2016(10)
[7]基于色散调谐宽带扫频光纤激光器及其在光纤光栅解调中的应用[J]. 梅佳伟,肖晓晟,许明睿,桂丽丽,杨昌喜. 光学学报. 2012(11)
[8]利用啁啾光纤光栅色散特性实现波长可调谐的主动锁模掺铒光纤环行腔激光器[J]. 赵春柳,马宁,董新永,张伟刚,杨石泉,蒙红云,袁树忠,开桂云,董孝义. 光学学报. 2002(07)
[9]多波长超短脉冲主动锁模光纤激光器[J]. 张劲松,李唐军,齐赞伟,简水生. 中国激光. 2000(11)
[10]时间-色散调谐同步泵浦光纤激光器研究[J]. 陈国夫,胡巍,刘东峰,王贤华,侯洵. 自然科学进展. 1997(05)
博士论文
[1]新型时间透镜及其在超快光信号处理中的应用研究[D]. 李博.北京交通大学 2015
[2]全光信号变换理论及应用研究[D]. 吴朝.华中科技大学 2015
[3]扫频激光光源的研制[D]. 陈明惠.浙江大学 2011
硕士论文
[1]扫频光源设计[D]. 宋琳.北京邮电大学 2018
[2]基于扫频光源的光纤布拉格光栅传感及解调技术的研究[D]. 马瑞.天津大学 2017
[3]基于射频驱动单边带调制器的循环扫频光源研究[D]. 侯云哲.天津大学 2015
[4]窄瞬时线宽的宽带扫频激光光源的研制[D]. 卢锡清.浙江大学 2014
[5]傅立叶域锁模扫频激光器技术及其在传感领域的应用研究[D]. 梁影.哈尔滨工业大学 2013
[6]全光纤高速时域OCT系统研制[D]. 梁雨.天津大学 2010
[7]时域成像理论及应用研究[D]. 向磊.华中科技大学 2009
本文编号：2954876
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
扫频光源的时间-波长映射关系
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文于低速的光谱仪，而是由光源扫频速度决定，可以实现 MHz 量级的探测帧率。在 SS-OCT 中，扫频光源的瞬时线宽代表了光源的相干性，瞬时线宽越窄，相干长度越大，可以探测的深度也越大[2]。而扫频范围越大则意味着可以获取更多的光谱信息，经过傅里叶变换后的频谱精度也就越高，也就是深度成像的分辨率越好。扫频速度的提升可以提高 OCT 的成像速度。
图 1-3 利用扫频光源的光学传感系统结构图1.2.3 利用扫频光源的二次相位变化实现时域透镜为了探测光学信号，可以通过光电探测器将光信号转换为电信号，然后通过电学的方法进行测量。但是，这种方法需要与光信号带宽相匹配的电学系统，可以测量的带宽受限于电学系统。为了实现对大带宽光学信号的测量，基于时间-空间二相性的概念，类比于空间成像系统，可以进行时域成像。时域成像可以让一个任意波形在保持时域包络形状不变的条件下进行时域上的放大或者缩小成像。当进行放大成像时，信号将在时域上展宽，所需的探测带宽也得以降低，让其满足电学系统的探测带宽。空间上的成像是在空间上对光信号进行了二次相位调制，其实现方式有空间透镜等。而时域成像则依赖于时域的二次相位调制，实现这一功能的装置被称为时域透镜[16-18]。实现时域透镜的方案可以分为相位调制型时域透镜和参量型时域透镜。相位调
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光加工在线监测技术研究进展[J]. 丁烨,薛遥,庞继红,杨立军,洪明辉. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2019(04)
[2]光通信技术研究现状及发展趋势[J]. 吕向东,梁雪瑞,喻千尘,马卫东. 电信科学. 2019(02)
[3]傅里叶域锁模扫频光相干层析系统仿真[J]. 汪霄,霍力,娄采云. 半导体光电. 2018(04)
[4]一种基于SOA级联的扫频光源实验研究[J]. 汪鹏飞,童杏林,邓承伟. 半导体光电. 2018(04)
[5]光谱编码成像系统的数据压缩技术[J]. 何璐,戴博,张大伟. 强激光与粒子束. 2018(09)
[6]时间序列编码放大显微系统的成像方法研究[J]. 焦小毅,林静,程晓明,张彬,丁迎春. 强激光与粒子束. 2016(10)
[7]基于色散调谐宽带扫频光纤激光器及其在光纤光栅解调中的应用[J]. 梅佳伟,肖晓晟,许明睿,桂丽丽,杨昌喜. 光学学报. 2012(11)
[8]利用啁啾光纤光栅色散特性实现波长可调谐的主动锁模掺铒光纤环行腔激光器[J]. 赵春柳,马宁,董新永,张伟刚,杨石泉,蒙红云,袁树忠,开桂云,董孝义. 光学学报. 2002(07)
[9]多波长超短脉冲主动锁模光纤激光器[J]. 张劲松,李唐军,齐赞伟,简水生. 中国激光. 2000(11)
[10]时间-色散调谐同步泵浦光纤激光器研究[J]. 陈国夫,胡巍,刘东峰,王贤华,侯洵. 自然科学进展. 1997(05)
博士论文
[1]新型时间透镜及其在超快光信号处理中的应用研究[D]. 李博.北京交通大学 2015
[2]全光信号变换理论及应用研究[D]. 吴朝.华中科技大学 2015
[3]扫频激光光源的研制[D]. 陈明惠.浙江大学 2011
硕士论文
[1]扫频光源设计[D]. 宋琳.北京邮电大学 2018
[2]基于扫频光源的光纤布拉格光栅传感及解调技术的研究[D]. 马瑞.天津大学 2017
[3]基于射频驱动单边带调制器的循环扫频光源研究[D]. 侯云哲.天津大学 2015
[4]窄瞬时线宽的宽带扫频激光光源的研制[D]. 卢锡清.浙江大学 2014
[5]傅立叶域锁模扫频激光器技术及其在传感领域的应用研究[D]. 梁影.哈尔滨工业大学 2013
[6]全光纤高速时域OCT系统研制[D]. 梁雨.天津大学 2010
[7]时域成像理论及应用研究[D]. 向磊.华中科技大学 2009
本文编号：2954876
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