平顶宽谱种子注入式布里渊散射信号增强技术研究

发布时间：2017-08-12 14:25

  本文关键词：平顶宽谱种子注入式布里渊散射信号增强技术研究

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【摘要】：布里渊散射现象在光纤环形激光器、分布式光纤传感、光纤陀螺仪、光学存储和慢光形成等领域具有巨大的应用价值,布里渊散射信号的产生及增强方法目前仍是该领域的研究热点。增强布里渊散射信号通常利用脉冲式泵浦光和基于受激布里渊散射(SBS)的泵浦-探测技术等方法,但是实验装置复杂、成本较高。近年来又提出外差探测法、多谱线增强法、平衡探测器法、脉冲编码和改善特种光纤耦合法等方式,然而这些方法只是在信号测量与处理环节增强已经形成的布里渊弱信号,布里渊增益谱(BGS)信噪比(SNR)增加不大。针对上述问题,本文提出平顶宽谱种子注入式布里渊散射信号增强技术,并对该方法的增强特性进行了理论分析和实验验证。首先,基于布里渊散射基本原理与信号增强理论模型,利用Fortran软件进行了不同带宽平顶宽谱种子光增强布里渊散射信号的仿真,实现了选择种子光带宽的目的;进行了不同功率平顶宽谱种子光增强布里渊散射信号的仿真,验证了该方法能够有效增强布里渊散射信号。结合分布式反馈(DFB)激光器内调制理论和频移计算公式,利用Matlab软件采用周期性三角波信号,进行了DFB激光器内调制输出种子光的仿真;分析了输出光谱质量与带宽大小随着调制信号频率、占空比和幅度的变化规律。其次,搭建了利用DFB激光器产生种子光实验系统,以频率为2.8MHz、占空比为38%、幅度为28mVpp的调制信号对理论结果进行了实验验证。实验分别研究了自发辐射(ASE)源和DFB激光器种子注入式布里渊散射信号增强技术。证明了ASE源光经带通滤波器形成带宽约2.58GHz的种子光,能够有效增强布里渊散射信号,将BGS-SNR提高约15dB;采用DFB激光器内调制形成带宽约300MHz的种子光,在拍频偏振匹配检测中可将BGS-SNR提高约11.46dB,在拍频偏振失配检测中可将BGS-SNR提高约24dB。
【关键词】：受激布里渊散射 种子光 信号增强 信噪比
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O437.2;TN911.23
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景及研究目的和意义10-11
• 1.2 国内外增强布里渊信号技术研究进展11-18
• 1.2.1 信号产生过程增强布里渊信号11-13
• 1.2.2 信号测量方式增强布里渊信号13-18
• 1.3 本论文的主要研究内容18-19
• 第2章 光纤中布里渊散射基本原理19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 光纤介质中光散射现象19-20
• 2.3 光纤中的布里渊散射20-23
• 2.3.1 自发布里渊散射20-21
• 2.3.2 受激布里渊散射21-23
• 2.3.3 受激布里渊放大23
• 2.4 布里渊散射光谱特性及SBS阈值23-27
• 2.4.1 布里渊增益谱特性23-24
• 2.4.2 光纤温度和应变对布里渊信号的影响24-26
• 2.4.3 受激布里渊散射阈值26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 布里渊散射信号增强技术理论研究28-37
• 3.1 引言28
• 3.2 获取布里渊散射信号方法分析28-31
• 3.2.1 单端法测量布里渊散射信号28-29
• 3.2.2 泵浦-探测法测量布里渊散射信号29-30
• 3.2.3 平顶宽谱种子光注入式增强布里渊散射信号30-31
• 3.3 布里渊散射信号增强理论模型31-34
• 3.4 布里渊信号增强仿真结果与分析34-36
• 3.4.1 不同带宽种子光仿真34-35
• 3.4.2 不同布里渊频移仿真35-36
• 3.4.3 不同功率种子光仿真36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 DFB激光器内调制理论与实验研究37-50
• 4.1 引言37
• 4.2 DFB激光器特性介绍37-38
• 4.3 DFB激光器内调制理论分析38-41
• 4.3.1 内调制基本原理38-39
• 4.3.2 内调制频移计算39-41
• 4.4 DFB激光器内调制平顶宽谱仿真结果分析41-44
• 4.4.1 不同频率内调制仿真41-42
• 4.4.2 不同占空比内调制仿真42-43
• 4.4.3 不同幅度内调制仿真43-44
• 4.5 DFB激光器外差检测系统介绍44-46
• 4.5.1 光电外差检测44-45
• 4.5.2 DFB内调制平顶宽谱实验装置介绍45-46
• 4.6 DFB激光器内调制平顶宽谱实验结果分析46-49
• 4.6.1 不同频率内调制实验46-47
• 4.6.2 不同占空比内调制实验47-48
• 4.6.3 不同幅度内调制实验48-49
• 4.7 本章小结49-50
• 第5章 布里渊散射信号增强技术实验研究50-57
• 5.1 引言50
• 5.2 光纤SBS阈值测量50-51
• 5.3 ASE源种子光增强布里渊信号51-53
• 5.4 DFB激光器种子光增强布里渊信号53-56
• 5.4.1 实验光路介绍53-54
• 5.4.2 拍频偏振匹配检测54-55
• 5.4.3 拍频偏振失配检测55-56
• 5.5 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文63-64
• 致谢64

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本文编号：662055