一、Gain Flattened Raman Fiber Amplifier Using Parameter Optimization and DCF Fiber（论文文献综述）
龙灏[1]（2020）在《某省超长跨距光纤通信技术应用研究》文中进行了进一步梳理目前,我国主要的通信方式包括无线通信、有线通信、微波通信及光纤通信等。其中光纤通信以其传输质量稳定、传输速度高、抗外界干扰能力强、造价成本低等特点成为主要应用媒介,在我国整个通信行业占据了重要的一席之地,为此通信运营商及设备生产厂家投入大量人力物力发展光纤通信技术,其中以超长跨距光纤通信技术为代表的通信技术已达到世界领先水平。光纤传输系统实质是闭环传输系统,光纤传输系统具有多线路交错等特点,所以传输过程中难免会出现信号干扰的情况,超长距离传输对信号的传输质量干扰则更为敏感,因为光纤线路传输越长,其传输速率越低。因此,为了有效提升网络速率及利用率,需要根据超长跨距光纤通信的实际需求,科学研究光纤放大设备在实际超长跨距应用的配置技术,形成理论方案,建立光纤放大设备理论模型,并进行测试仿真试验,得出科学结论。探寻拉曼放大器、掺铒光纤放大器（EDFA）、遥泵放大器、混合放大器等设备的参数配置与超长跨距光纤通信传输质量、速率等性能的关系,使超长跨距光纤通信传输新能得到进一步提升,不仅具有重要的理论意义,其在现实生产应用中也具有重要的实际价值。文章研究内容是某省超长跨距光纤通信技术,结合相关通信传输系统现状和实际,重点研究了超长单跨传输系统和超长跨距无中继传输系统,文章首先从课题背景及意义分析,针对光纤通信技术及通信模块展开讨论,分析总结了超长跨距光传输实现方法。重点讨论了影响超长跨距通信的影响因素及超长跨距光纤通信关键技术,为后续的应用研究形成理论技术支撑。最后针对某省超长跨距应用方案展开分析,以预放+功率放大器+信号波长转换器为基础架构,依据实际需求增加组合模块,易于形成建设方案,后期易于排障维护,采用的4波段10G/2.5G混合传输技术规划方式,应用可操作性强,各项性能指标优秀,符合未来行业及技术发展需要,应用效果良好。通过对传输节点、光功率损耗及链路信噪比等方面对其传输性能进行应用分析,进行应用性能测试,形成最终研究结论。
张斯滕[2]（2020）在《光子时间拉伸相干雷达系统的理论建模和关键技术研究》文中研究表明微波光子技术是新一代雷达系统实现宽带化、小型化并且具备可重构特性的重要技术手段。现代雷达系统借助于微波和数字电子技术的发展,已经具备了多功能、多频段和数字化的工作特性。但是受限于诸如渡越时间,电磁串扰以及时间抖动等难题,利用微波和数字电子技术设计并实现的雷达系统通常只能工作在特定的频率和带宽,在探测与成像等功能上达到的分辨率不尽如人意。光波与微波同属于电磁波,光器件在体积、重量、带宽和电磁屏蔽等方面具有突出的性能。微波光子技术通过有效地融合微波与光波的优势,不仅能够有效解决雷达设计上的尺寸、重量和功耗等问题,更能够助推新一代雷达系统突破频率与带宽方面的性能限制,促进雷达系统的更新换代。在微波光子技术中,利用光波的色散效应实现微波信号处理是一种常用的技术手段,不同频率的光波在介质中进行传输时会受到介质材料与结构特性的影响,从而具有不同的传输速度。本课题组基于色散效应首创的光子时间拉伸相干雷达系统是全光微波雷达系统的重要实现方案之一。在信号产生方面,通过非平衡色散干涉的方法实现高频宽带的微波信号;在信号接收方面,通过时间拉伸技术实现微波信号的频率与带宽的成倍压缩。与传统的微波雷达系统相比,光子时间拉伸相干雷达系统能够直接产生高频宽带的微波信号,并且具备可调谐特性;接收时能够利用低速高精度的采样量化器件实现高频宽带微波信号的接收处理,解决数据获取率方面的难题。论文主要对光子时间拉伸相干雷达系统的相关理论与关键技术进行研究。从色散效应的物理机理出发,对系统架构与系统性能进行了理论建模与仿真,针对光子时间拉伸相干雷达系统在探测距离,距离分辨率等方面上的性能限制与缺陷,进行了关键技术的攻关,优化了系统架构,并通过实验加以验证。最终,设计并实现了一套光子时间拉伸相干雷达系统的原理样机,以小型无人机为探测目标,对其进行了高分辨率性能测试。论文的主要工作和取得的成果如下:第一,完成了光子时间拉伸相干雷达系统内涉及的物理机理的研究及理论模型的建立。首先对脉冲体制雷达系统的关键性能参数如探测距离、距离分辨率和时间带宽积等进行了分析,然后对光子时间拉伸相干雷达系统进行了理论建模,从色散效应的物理机理出发,对微波信号产生和接收的原理进行了公式推导与数值分析,着重分析了脉冲重复频率和信号带宽等参数与系统性能之间的依存关系,最后对光子时间拉伸相干雷达系统的微波信号产生和接收的完整过程进行了仿真,为关键技术攻关和原理样机研制提供了理论基础。第二,针对系统架构在探测距离与接收窗口之间的矛盾关系,进行了探测距离延拓技术的研究。激光器的脉冲重复频率会限制雷达系统的探测距离,光纤延时线的调节范围也会进一步限制接收机的接收窗口。在发射机内,通过采用光开关同步控制的方式,降低发射信号的脉冲重复频率,满足实现远距离长时延探测的要求;在接收机内,采用波长——时间映射与高脉冲重复频率相结合的方案,分段接收回波信号,消除接收窗口的限制。该技术方案原理上可使受限于激光器脉冲重复频率的探测距离从数米提高至数千米。实验上演示了探测距离的10倍延拓,并利用位于最远探测距离附近的单目标与双目标验证了探测性能。第三,针对接收宽带信号时遇到的功率衰落和距离分辨率方面的恶化挑战,进行了宽带性能补偿技术的研究。接收机内的双边带调制方案会受到色散效应的影响,导致接收的回波信号产生幅度失真,进而使得匹配滤波的输出结果出现峰值功率损失与距离分辨率恶化。通过对不同调制器的传输特性进行分析,创新性地提出基于正交相位双通道复合的宽带接收方案,实现对于宽带信号的幅度恢复,消除峰值功率损失与距离分辨率恶化的影响。该技术方案可实现对高频宽带信号的接收,并且保持匹配滤波输出结果的峰值功率与距离分辨率特性。实验上演示了X波段4 GHz宽带信号的幅度失真补偿,实现了与理想情况相近的距离分辨率4.8 cm。第四,针对色散系数受限导致的信号脉冲宽度较短的缺点,进行了时间带宽积提升技术的研究。发射机内能够实现的脉冲宽度受到可利用的滤波带宽与色散系数的限制,会导致产生信号的时间带宽积不高,进而影响匹配滤波输出结果的信噪比。通过对光脉冲经历色散效应的演化过程进行分析,创新性地提出脉冲循环色散倍增的信号产生方案,分析了引入色散环后脉冲信号的信噪比演变过程,实现脉冲宽度的倍增,提升产生信号的时间带宽积。实验上演示了脉冲宽度100ns,带宽4 GHz的宽带信号的产生,并可切换工作波段位于X波段或Ku波段。第五,根据对系统架构的理论建模与关键技术研究,对光子时间拉伸相干雷达系统的原理样机进行了设计与实现,并对其性能进行了测试验证。首先对器件与系统的性能进行了测试,然后选取小型无人机作为测试对象,对测试结果进行了讨论和分析,验证了系统的高分辨率性能。原理样机产生的线性调频信号的脉冲重复频率为1 k Hz,时间带宽积达到了400（脉冲宽度100 ns,带宽4 GHz）,对匹配滤波的输出结果实现约26 d B的峰值功率提升。雷达系统可工作在X和Ku波段,对无人机（典型反射截面积为0.01 m2）实现的距离分辨率达到了4 cm,实验结果还表明了小型无人机在X波段具有更好的反射特性。
杨雄[3]（2020）在《1.55微米和2微米可调谐光纤激光器及其应用的研究》文中指出可调谐光纤激光器拥有高光束质量,优异光谱特性,紧凑的结构和环境抗干扰能力,并与光通信系统相兼容,是各种研究工作和实地应用的关键设备。在保证高水准的波长调谐特性的同时,这些激光器的可操作性和搭建成本也成为影响它们在现实世界中的实用性的重要因素。本论文首先阐述了可调谐窄线宽光源在光纤通信和气体传感中的重要作用,列举了这些激光器在波分复用技术和连续光差分雷达技术扮演的重要角色和现阶段发展的局限。突出了光谱输出优良的可调谐光纤激光器的发展必要性。接着本文简单论述了光纤激光器和可调谐激光器的发展史。接着,我们阐述了一个简单的方法来生产基于光纤布拉格光栅（FBG）的滤波器。利用商用FDM 3D打印机,我们将光栅埋入到了一个聚合物悬臂梁中,通过简单的三点弯曲设置（拉伸或者压缩）来实现1550 nm范围内60 nm的调谐距离。我们利用打印得到的FBG滤波器构建了一个可调谐铒镱共掺光纤激光器并实现了 30 nm范围内超过200 mW的输出。为了将光通信系统的波段从1.55 μm推向2 μm来应对未来带宽资源的紧张需求,我们设计了一个可调谐的多波长掺铥光纤激光器。多波长的输出是由Sagnac环形滤波器完成的,它能通过双向传播不同偏振态光之间的干涉来产生梳状滤波效果。一段500 m长的高非线性光纤抑制了稀土光纤的均匀展宽和交叉增益效应,实现常温下的稳定多波长输出。接着,我们设计并搭建了一个波长可精确调谐的窄线宽光纤激光器。把加载到半导体光放大器上的电流驱动信号的调制频率设定为与啁啾布拉格光栅上一个反射波长的腔内谐振频率相同或倍数时,这个波长就能被锁定且可连续调谐。驱动电流的大小和脉冲宽度的优化使得激光器在超过40 nm的调谐范围内保持了窄线宽（小于0.03 nm）。同时我们设计了一个双腔结构的激光器以实现连续可调谐的双波长输出。最后,可调谐激光器的一个典型应用场景一一激光雷达得以实现。所使用的激光器以一个分布反馈式的半导体激光器（DFB）作为种子源,经过一个优化设计的铒镱共掺光纤放大器放大后在1.57 μm附近输出了功率为1.3 W,线宽约为3 MHz的连续光输出,且其波长可以通过加载到DFB上的电流在2 nm的范围内精确调整。使用这个激光器进行的第一个大气二氧化碳测量的连续激光差分雷达的实验获得了较好的结果。综上所述,我们设计并优化了五个基于不同调谐原理的可调谐光纤激光器。这些激光器所展现的良好的光谱特性,紧凑的结构设计,相对低廉的成本使得它们具有成为光通信,遥感,光谱学,光学相干成像等领域重要工具的潜力。
金诗文[4]（2020）在《反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究》文中进行了进一步梳理光纤通信传输容量大、损耗低、传输频带宽且抗电磁干扰能力强,其发展涉及的范围、影响力已远远超越其本身。而相干光通信技术因其高灵敏度、更长的中继距离、更大的通信容量而成为热门研究技术。传统的相干光通信系统往往需要闭环的频率跟踪控制系统,以便本地本振光相位跟踪信号的载波相位。然而,稳定锁定载波相位漂移的复杂性使其在实际中的应用较为困难。在对反射式调制的双向相干光通信系统的研究中,减少了传统的闭环频率跟踪系统的需求,在实际工程应用中显示出较大的发展潜力。论文在反射式调制的双向相干光通信系统基础上,重点研究了光放大器在其中的应用。系统中调制信号与载波在同一根光纤内传输,这种单纤双向方式引起的背向散射噪声增加了系统的复杂性,这使得放大器在系统的应用中将考虑的噪声因素不仅仅是放大自发辐射噪声、双重瑞利背向散射噪声等,更要考虑到双向传输光纤中调制信号放大的同时载波背向散射噪声的影响。研究结果表明,在综合考虑放大自发辐射噪声、背向散射噪声等主要噪声影响后,若将双向掺铒光纤放大器或分布式拉曼光纤放大器应用于系统,在给光信号带来增益的同时也将放大背向散射噪声,这会使得系统应用价值大打折扣。而且系统只有单向传输信息,并没有双向放大的必要性。基于对系统光放大技术的进一步深刻剖析,本文考虑结合单向光放大的掺铒光纤放大器和分立式拉曼光纤放大器应用于反射式调制系统,且从理论、仿真实验方面对此进行了深刻探讨,分析了放大器的增益、噪声系数等情况,也分析了其在系统中应用时的性能表现,论证了其适用性。此外,考虑到分立式拉曼放大器泵浦效率的问题,本文也研究了一种双程放大的分立式拉曼放大器,它利用光纤布拉格光栅反射泵浦光而实现信号光的两次放大。仿真结果证明了它在提高泵浦效率方面的独特优势,也进一步改善了反射式调制系统的性能。由于背向散射噪声的影响,系统传输距离受限,其应用也局限于局域网和城域网等应用场景。但系统特殊的反射式调制方式,可在保密通信方面发挥作用。
王凯[5]（2019）在《基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究》文中研究说明当今,由人工智能引领的新一轮技术革命和产业变革方兴未艾,在边缘计算、物联网、移动互联网和脑科学等新技术新理念的驱动下,各类业务产生的数据量呈现爆炸性增长,对光纤通信系统的传输速率、传输带宽和传输距离提出了更高的要求。全光放大器作为光纤通信系统中的关键设备之一,面临着更高增益、更宽带宽、更低噪声和更佳平坦度等放大性能的严峻挑战。随着非线性增益介质材料制造技术和高性能激光技术不断取得突破,光纤参量放大器（FOPA）为未来光纤通信的全光放大问题提供了一种可行的技术方案。基于四波混频的FOPA能够灵活调配参量增益,可在任意通信波段为信号提供高增益和宽带平坦的全光放大,而且FOPA的噪声性能更加突出,尤其是当FOPA工作在相位敏感模式时,理论上的噪声指数（NF）能够达到0dB,实现超低噪全光放大。此外,FOPA还具有超快响应、波长变换、全光采样、3R再生和相位压缩等特性。因此,FOPA作为一种超低噪全光放大器成为国内外的研究热点。本论文针对基于高非线性光纤的相位不敏感（PI）和相位敏感（PS）FOPA的增益和噪声性能进行理论和实验研究,提出了级联型相位敏感FOPA的增益均衡方案、光正交频分复用（OFDM）信号低噪传输方案和多级级联FOPA的宽带增益平坦优化方案,以满足高速率、大容量、长距离光纤通信系统的放大需求。本论文的主要研究工作和创新点包括:1.基于色散补偿光纤的PS-FOPA增益均衡方案研究在级联型PS-FOPA的增益理论研究基础上,提出了一种基于色散补偿光纤的参量增益均衡方案,该方案利用色散补偿光纤抑制信号光和闲频光在相位调整过程的色散影响,减小级联型PS-FOPA增益谱的波动。并通过10信道波分复用（WDM）信号对该方案的均衡效果进行验证。研究结果表明:该方案能够有效降低放大后WDM信号的输出光功率差,经过均衡后信道间光功率差减小了 14dB,使各信道信号均能达到无误码传输,有效提升了 PS-FOPA与WDM系统的兼容性。2.一级联型PS FOPA低噪声传输方案研究在级联型PS-FOPA噪声性能理论和实验研究基础上,提出了一种空子载波间插的OFDM信号低噪声传输方案。该方案使用相位敏感参量放大级联结构在线放大空子载波间插OFDM信号,能够有效抑制泵浦转移噪声的影响,提高光放大器的噪声性能。研究结果表明:这种空子载波间插的OFDM信号在级联型PS-FOPA中具有更好的低噪声传输特性,能够有效提高系统的传输距离。3.多级级联PI-FOPA宽带增益平坦优化方案研究在研究差分进化算法基础上,提出了多级级联PI-FOPA宽带增益平坦优化方案。通过构建多级级联PI-FOPA数学模型和改进的差分进化算法实现PI-FOPA参量增益谱的宽带平坦优化。仿真研究结果表明,经过对四段HNLF增益介质级联结构进行优化,仿真得到了400nm增益带宽、20dB平均参量增益和小于0.5dB增益波动的PI-FOPA增益谱。4.多级级联PS-FOPA宽带增益平坦优化方案研究在PI-FOPA宽带增益平坦性优化方案基础上,提出了多级级联PS-FOPA宽带增益平坦优化设计方案。利用多级级联PS-FOPA的数学模型和改进的差分进化算法实现PS-FOPA参量增益谱的宽带平坦优化,并得到最优的HNLF增益介质参数组合。仿真研究结果表明,经过四段增益介质优化,仿真得到了 225nm增益带宽、10.9dB平均参量增益和小于0.4dB增益波动的PS-FOPA增益谱。
李真睿[6]（2019）在《基于全固态结构氟碲酸盐玻璃光纤的中红外超连续光源研究》文中研究指明2-5μm中红外超连续（Supercontinuum,SC）光源在频率计量、分子光谱学、生物医学、国防和安全等领域有着广泛的应用。全光纤SC光源具有结构紧凑、抗干扰能力强、输出光束质量好等优点而受到研究者的广泛关注。在前期工作中,我们研制出了一种新型中红外氟碲酸盐（TeO2-BaF2-Y2O3,TBY）玻璃光纤。与之前报道的碲酸盐玻璃光纤、氟化物玻璃光纤和硫系玻璃光纤相比,其具有较高的化学稳定性及抗激光损伤能力。初步实验结果表明,该光纤是一种潜在的可用于研制宽带、高功率中红外SC光源的非线性介质。在攻读博士期间,作者围绕基于全固态结构氟碲酸盐玻璃光纤的宽带宽、高功率中红外SC光源展开研究,并取得以下研究结果:（1）首次在拉锥的全固态结构氟碲酸盐玻璃光纤中实现了光谱范围覆盖600-5400 nm的宽带SC光源。实验中,使用棒管法制备了芯径为6μm的全固态氟碲酸盐玻璃光纤,并进一步结合光纤拉锥技术制备出色散渐变的拉锥氟碲酸盐玻璃光纤。利用上述拉锥光纤作为非线性介质,利用工作波长为2010 nm的飞秒光纤激光器作为泵浦源,实现了光谱范围覆盖600-5400 nm的SC光源,这是目前利用氟碲酸盐玻璃光纤获得的输出光谱最宽的SC光源。当泵浦功率为1.57 W时,获得的SC光源输出功率约为0.85 W,相应的光-光转换效率约为54.1%。（2）利用全固态氟碲酸盐玻璃光纤作为非线性介质,搭建出平均输出功率为22.7 W、光谱范围覆盖1000-3950 nm的SC光源。实验中,利用芯径为11μm、长度为60 cm的全固态结构氟碲酸盐玻璃光纤作为非线性介质,利用实验室自己搭建的2μm高功率超短脉冲光纤激光器作为泵浦源,当入射泵浦功率为39.7 W时,获得了平均输出功率为22.7 W、光谱范围覆盖1000-3950 nm的中红外SC光源,相应的光-光转换效率约为57.2%。此外,在上述超连续续光源运转的过程中,未观察到氟碲酸盐光纤有任何损伤。（3）利用色散调控的全固态氟碲酸盐玻璃光纤作为非线性介质,获得了调谐带宽覆盖1.96-2.82μm的中红外拉曼孤子激光。实验中,利用芯径为2.7μm、50 cm长的全固态氟碲酸盐玻璃光纤作为非线性介质,利用工作波长为1960 nm的飞秒光纤激光器作为泵浦源,在孤子自频移的作用下,获得了调谐带宽覆盖1.96-2.82μm的中红外拉曼孤子激光。其中,波长为2.82μm拉曼孤子激光的脉冲宽度约为93 fs,其光-光转换效率约为18%。
马瑞[7]（2019）在《光纤随机激光模式调控与应用研究》文中提出光纤随机激光器作为一种新型的光纤激光器,近十多年来受到广泛的关注与研究。作为对传统随机激光器的延续发展,光纤随机激光器将一维光纤结构中的多重散射效应作为有效的光学反馈机制,配合非线性增益,在不需要传统谐振腔的结构中产生独特的随机激光现象。从最早光子晶体光纤中填充混有纳米散射颗粒的激光染料形成的光纤随机激光,到随机分布的光纤光栅结构构成的相干反馈光纤随机激光,再到基于传统商用标准单模光纤中分布式瑞利散射构成的分布反馈式光纤随机激光,光纤随机激光器的发展经历了从相干反馈到非相干反馈,从强无序散射结构到弱无序结构的过程,并最终在非相干反馈光纤随机激光器领域发展壮大,带动了诸如高功率/高效率、窄线宽、宽谱可调谐光纤随机激光器的丰富发展,并在光纤传感、超长距离光纤通信等领域得以应用。光纤随机激光器的发展也从起初光谱、功率特性的研究,逐渐拓展到偏振态、新波长、时域特性、非线性机制、多模特性的研究。纵观光纤随机激光器的发展历史,绝大多数的研究工作集中在连续光运转和单横模激发的前提下,这是因为受限于光纤随机激光器中随机散射形成的开放结构,很难基于传统谐振腔机理产生脉冲型随机激光,以及受制于常用的单模光纤作为激射载体,虽然降低了激射阈值但也阻碍了对多模特性的分析和研究。因而,目前对于更复杂的光纤随机激光脉冲产生、多横模激发等研究尚属起步阶段,仍有大量基础问题亟待解决和丰富发展。本论文紧跟光纤随机激光器发展的前沿动态,聚焦于对光纤随机激光模式调控特性的研究,从纵模的波长、时域脉冲、谱宽特性,以及横模的低空间相干性特性多个角度入手,研究分析模式调控的新机理,并以无散斑成像照明为切入点重点研究多横模光纤随机激光器的应用。本论文的主要研究内容总结如下:（1）研究了相干反馈机制下有源光纤随机激光器的模式调控特性,从激射波长的稳定,到激射波长的选择,以及产生时域脉冲等角度对光纤随机激光的输出特性进行调控。相干反馈机制的有源光纤随机激光器基于空间随机分布的光纤光栅阵列提供随机谐振反馈,因而具有产生随机激射所需光纤长度短、阈值低、结构紧凑、存在丰富的随机谐振等特点,也正因为如此,该类型光纤随机激光器由于强烈的模式竞争效应以输出波长随时间强烈变化为典型特点,因而对该类型光纤随机激光器的模式调控具有重要科学意义。我们首次提出通过引入外部控制光照射在随机分布光纤光栅阵列上引入局部增益微扰,在特定的控制光注入位置激光器的输出表现为稳定单峰的随机激光激射,并通过改变注入光的位置有效调节激射波长,为稳定和调控相干反馈光纤随机激光器的运行提供了新思路。此外,利用相干反馈光纤随机激光器存在的丰富的谐振特性,通过引入基于石墨烯的可饱和吸收体,首次实现了该类型光纤随机激光器的调Q锁模脉冲产生,通过分析谐振频率发现了局域模式与全局模式共振的运转机理,为脉冲型光纤随机激光的产生以及时域模式特性的规整提供了新思路。（2）开展了基于光纤随机激光泵浦的超连续谱产生的研究。基于瑞利散射反馈机制的光纤随机激光器具有得天独厚的开放结构,不依赖于波长选择器件,具有超宽谱的有效反馈,为了充分发掘该开放结构激射过程的带宽特性,我们引入非线性光纤,结合调制不稳定等非线性效应,采用光纤随机激光激发超连续谱过程,通过泵浦功率的改变可以有效调控输出带宽。光纤随机激光作为泵浦源与超连续谱激发的桥梁,可以将位于正常色散区的激光转换为超连续谱,并充分利用全开放结构的优势,获得全谱段、平坦的超连续谱。此外,通过增强分布式瑞利散射效应和有效降低开放结构激射阈值,我们首次在后向传输方向获得了超连续谱产生,通过时域动态特性分析,发现后向超连续谱具有较低的时域相对强度波动,可以用来实现具有低噪声的宽谱光源。（3）将光纤随机激光的研究拓展到多横模的维度,重点研究了多模光纤随机激光器的散斑效应及其在无散斑成像照明领域的应用。传统单模或少模光纤的使用限制了对光纤随机激光多横模特性的研究,此外基于大芯径多模光纤激射的高阈值特性也阻碍了多模光纤随机激光器的发展。我们将单模光纤随机激光结构与超大芯径阶跃折射率多模光纤结合,获得了具有极低空间相干性的多模光纤随机激光。研究表明,多模光纤随机激光除具有满足无散斑成像照明要求的低空间相干性,更得益于其激射过程带来的高光谱密度而优于传统多模非相干光源。为了满足光学相干断层扫描等成像系统对宽谱光源的需求,我们也研究了超连续谱在多模光纤中的退相干特性,并与此同时揭示了光谱宽度、光纤芯径、光纤长度对降低空间相干性的贡献,为获得高效的退相干效果提供指导。传统光纤随机激光器最大的优势是结构简单以及易于高功率/高效率输出,我们研究了大功率多模光纤随机激光的散斑特性,基于主振荡功率放大器结构获得了约56 W的高功率多模光纤随机激光,并揭示了功率增加可以激发有效横模,从而进一步降低空间相干性的现象。（4）基于上述关于多模随机激光无散斑成像的实验研究,为了解释散斑对比度对多模光纤输出光场变化的依赖关系以及激光功率增加带来的空间相干性降低这些实验现象,深入理解多模光纤中模式数、模式功率分配等对散斑形成的影响,我们回归多模光纤的模式分析本源开展了理论研究。通过理论计算大芯径阶跃折射率多模光纤支持的横模电场分布,根据光纤模式分解和组成的原理,给每一阶横模施加特定的模式系数,从而调控整体的模式组成,灵活地研究模式数、不同阶数模式对最终模场形成的影响。并通过引入随机相位调制,模拟散斑形成的过程,通过对散斑图样散斑对比度的分析,研究不同模式组成对多模光纤输出空间相干性的影响。结果表明不同阶数模式对散斑形成的贡献是不一致的,低阶模式对应的散斑对比度明显小于高阶模式,因而整体模式的散斑对比度最低值出现在低阶模式功率占优但整体模式之间功率相对均匀的条件。这一工作对设计、优化、调控多模光纤输出端的空间相干性提供了理论指导。
殷科[8]（2017）在《光纤抽运2-5μm超连续谱激光光源研究》文中研究指明超连续谱（SC）激光在基础科学、环境监测、生物医疗和国防等众多领域都有着广泛的应用需求。尤其是2-5μm波段内超连续激光,可有效覆盖大气窗口,其在诸如红外照明、高光谱成像、光谱激光雷达、红外对抗等大气应用领域有重要前景。另外该波段包含众多分子材料的指纹吸收谱,因而2-5μm超连续谱激光还可以被广泛地应用到红外光谱学。全光纤结构的超连续谱激光可以保持光纤激光固有的稳定性好、热管理方便、结构紧凑、空间相干性好等优点,避免价格高昂的固体激光器以及分离器件带来的不良影响。开展高亮度高稳定的2-5μm超连续谱激光研究,对于促进波段内光源走向实际应用有重要意义。为此,论文以光纤抽运的2-5μm波段内超连续谱激光光源为研究对象,展开了全面系统的理论和实验研究,主要内容包括:提出了固定坐标系下频域广义非线性薛定谔方程（GNLSE）的求解方法,数值仿真研究了掺铥光纤放大器（TDFA）、氟化物ZBLAN光纤和硫系玻璃光纤中超连续谱产生的物理过程。首次从理论上揭示了TDFA对超快种子激光脉冲放大,逐渐形成孤子群脉冲,并输出2-2.5μm超连续谱激光的物理过程。指出了与孤子相关的频率红移效应是超连续谱激光输出光谱不断自展宽涉及的主要非线性效应。开展了二维新材料碲化铋作为可饱和吸收体在2μm锁模孤子脉冲产生方面的实验研究,并对比研究了基于非线性偏振旋转效应的2μm锁模孤子脉冲产生以及基于“1.5→2μm”频率变换的孤子群脉冲产生,丰富了2μm激光脉冲的产生方法。通过“1.5→2μm”频率变换方法,获得了2μm波段占空比可调的孤子群脉冲种子,为实现高功率2-2.5μm超连续谱激光打好了研究基础。实现了单模和大模场TDFA中瓦量级和百瓦量级的光谱平坦型2-2.5μm超连续谱激光光源,发现了高占空比种子激光可以大幅度提升TDFA的工作效率。利用单模TDFA对啁啾脉冲进行功率放大,获得了最高功率为41.6 W的2-2.5μm超连续谱激光输出。利用大模场TDFA分别对重复频率2 MHz和4 MHz的高占空比孤子群脉冲种子进行功率放大,获得了最高功率为101.6 W和203.4 W的光谱平坦型2-2.5μm超连续谱激光输出。当输出功率为203.4 W时,超连续谱的3 dB光谱带宽为550 nm,对应波长范围为1987-2537 nm,取得功率指标是国际上同类研究报道中的最高记录。开展了软玻璃光纤的后处理技术研究,实现了石英光纤与软玻璃光纤、软玻璃光纤与软玻璃光纤的高强度、低损耗熔接。首次搭建了全光纤结构ZBLAN光纤超连续谱激光光源,分别研究了光纤长度、熔接通过率、抽运脉冲能量大小等因素对ZBLAN光纤中超连续谱产生的影响。当ZBLAN光纤的纤芯直径为7μm时,获得了瓦量级光谱超平坦的2-4.5μm超连续谱激光输出,波长3.8μm以上光谱功率比例达到21.1%,其输出功率不稳定性小于0.6%。在功率指标提升方面,利用大模场TDFA抽运纤芯直径9μm的ZBLAN光纤,获得了最高功率15.2 W的2-4.5μm超连续谱激光输出,波长3.8μm以上的功率值达到了1 W以上。取得结果是全光纤结构中红外超连续谱激光的最高功率水平,也是光谱达到4μm以上的中红外超连续谱的最高功率记录。采用级联光纤抽运方案,选择ZBLAN光纤产生的2-4.2μm超连续谱激光光源作为抽运源,研究了As2S3光纤和As2Se3光纤中的超连续谱产生。在空间耦合方式下,选择抽运激光的重复频率为50 kHz时,在As2S3光纤中获得了平均功率为67.1 mW、光谱长波拓展到5.5μm的光谱超平坦2-5μm超连续谱激光输出;而选择抽运激光的重复频率10 kHz时,在As2Se3光纤中获得了平均功率为9.28 mW的2-5.8μm超连续谱激光输出,对应10 dB光谱带宽为3220 nm,覆盖波长范围为2230-5450 nm。采用光纤端面对接耦合和玻璃套管封装法,首次实现了全光纤结构的高亮度超平坦2-5μm超连续谱激光输出,最高输出功率为97.1 mW,10 dB光谱带宽为2840 nm,对应波长范围为2140-4980 nm。该结果为目前国际上全光纤结构2-5μm超连续谱激光的最高输出功率。
况庆强[9]（2016）在《锁模拉曼光纤激光器及其动力学特性研究》文中认为随着现代通信网络及数据传输的飞速发展,现有的通信波段将很快用完,研究发展新的波段就成为一个紧迫任务。锁模拉曼光纤激光器作为基于光纤中受激拉曼散射（stimulated Raman scattering,SRS）效应基本原理的光纤激光器,其只要选用恰当的泵浦光源,理论上就可获得任意波长激光输出。拉曼光纤激光器（Rman fiber lasers,RFLs）在光学领域具有结构简单、高功率输出且光束质量好、激射波长灵活可调且转换效率高等优点,可以弥补半导体激光器的缺陷,成为光纤通信系统中较为理想的泵浦光源。本论文的研究工作就是在围绕着锁模拉曼光纤激光器和多波长拉曼光纤激光器基础上,对U波段（1650 nm附近）的拉曼光纤激光器进行了相关理论分析、实验研究和优化设计。首先,本文概述了光纤的构造和基本特性,综述了光纤中互相位与自相位调制、四波混频、受激布里渊与受激拉曼散射等五种主要的非线性效应。在此基础上我们进一步分析介绍了被动锁模光纤激光器中的可饱和吸收体、非线性偏振旋转和非线性光纤环形镜等三种常见的基本锁模方法及拉曼光纤激光器的基本工作原理,包括拉曼散射基本理论、光纤中受激拉曼散射的物理机制及增益、拉曼光纤激光器的几种分类等等。其次,在详细介绍光纤中的纤芯和包层内的光纤模式的基本原理的基础上,进一步阐述了基于非线性偏振旋转（NPR）技术机制的多波长产生原理和Mach-Zehnder型干涉仪滤波器的工作原理。然后利用NPR技术的强度相关损耗特性的多波长产生机制构建并研究了一个基于不同芯径光纤的纤芯--包层间Mach-Zehnder滤波器的多波长可调谐拉曼光纤激光器。我们实验中不仅实现了多波长个数、位置和间隔的可调谐,而且获得了中心波长为1650 nm、波长间隔为0.8 nm的高达40个波长的多波长拉曼光谱,其拉曼波长的信噪比SNR高达58 d B。该1650 nm波段的多波长可调谐拉曼光纤激光器由于其具有简单的结构且调谐方便,其必将在许多领域具有潜在的应用价值。然后,从被动锁模拉曼光纤激光器的阈值条件出发,在研究并构建了一个自制的连续波多纵模宽带激光泵浦光源的基础上着重分析讨论多模激光泵浦的被动锁模拉曼光纤激光器的基本原理。依赖该多纵模激光泵浦,提出和阐述了一个U波段的基于非线性偏振旋转（NPR）锁模机制的高单脉冲能量的被动锁模拉曼光纤激光器,并进一步实验研究了该连续波多模激光泵浦大脉冲能量的被动锁模拉曼光纤激光器及其相关的特性。实验获得了中心波长位于1651.3 nm波长附近的高单脉冲能量的被动锁模拉曼光纤激光器。该激光器能够取得脉宽为890 ps、功率为110 m W的稳定的锁模输出脉冲。该输出脉冲获得了290.7 n J的脉冲能量和326.7 W的峰值功率。激光腔的超模抑制比达到41.2 d B以及其信噪比高达50 d B以上。这种被动锁模拉曼光纤激光器由于其具有简单的结构、大脉冲能量和高峰值功率,该激光器在许多领域具有潜在的应用。最后,根据非线性偏振旋转的光强度相关透射特性的锁模机制研究了一个超高阶被动谐波锁模拉曼光纤激光器。实验研究表明该激光器能够获得高达1552阶谐波锁模的稳定的光脉冲,在1.5 W泵浦功率的情况下激光器的输出功率为168.3 m W。就我们所知,这是目前为止所获得的最高阶的被动谐波锁模光纤激光器。实验中,我们可以获得从第1阶到第1552阶范围内的不同阶数的谐波锁模脉冲。该拉曼光纤激光器的超模抑制比要优于40 d B。同以前的工作相比,该激光器提供了一个关于高谐波阶数、高脉冲能量以及优良的脉冲质量等性能的前所未有的结合。由于它的简单结构和高重复率,这个超高阶谐波锁模拉曼光纤激光器在许多领域具有潜在的应用。
张洪月[10]（2015）在《拉曼光纤放大器的增益均衡研究》文中提出随着通信网络的高速发展,信息的爆炸式增长将使应用掺铒光纤放大器（erbium doped fiber amplifier,EDFA）下的光纤通信系统面临系统容量和传输带宽需进一步提高的难题。在此背景下,拉曼光纤放大器（Raman fiber amplifier,RFA）因其超宽的增益带宽特性从而成为光纤通信系统的一个潜在解决方案。然而,RFA的增益谱只在很窄的波长范围内是平坦的,因此,拉曼增益谱需要进一步的平坦化。本文的主要研究目的是分别从分布式RFA的多波长泵浦法和分立式RFA的新型光纤法对拉曼光纤放大器的增益谱平坦化问题进行深入的研究,同时,分析泵浦、信号参数的改变对增益平坦度的影响。首先,根据经典电磁理论,从Maxwell方程出发,推导出RFA的理论模型,依据增益谱平坦化问题所考虑的物理过程,将模型简化,为后续拉曼光纤放大系统的数值仿真提供理论依据。其次,以上述理论模型为基础,对拉曼光纤放大系统进行了数值仿真,着重讨论了泵浦源个数（单波、3波、6波）、泵浦源之间相互作用、光纤参数（光纤长度、光纤有效纤芯面积）以及信号源带宽对增益平坦度的影响,并采用多波长泵浦法结合遗传算法优化了3波（C波段）、6波（C+L波段）下的泵浦波长和功率,分别得到了3波（1408nm、1439nm、1473nm）、6波（1418nm、1437nm、1447nm、1470nm、1494nm、1509nm）后向泵浦下,拉曼净增益谱的平坦度分别为0.50d B、0.94d B的结果。最后,采用新型光纤法,通过对新型光子晶体光纤的结构进行优化设计,使得只需单个泵浦源就能实现拉曼增益谱的平坦度小于1d B的目标,同时,通过分析光子晶体光纤的色散特性,研究将其应用于补偿长距离传输DWDM系统的色散的可能性
二、Gain Flattened Raman Fiber Amplifier Using Parameter Optimization and DCF Fiber（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Gain Flattened Raman Fiber Amplifier Using Parameter Optimization and DCF Fiber（论文提纲范文）
（1）某省超长跨距光纤通信技术应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 课题意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究主要内容 |
| 第2章 超长跨距光纤通信技术原理 |
| 2.1 光纤通信技术分析 |
| 2.1.1 光纤通信介绍 |
| 2.1.2 光纤传输理论 |
| 2.2 光纤通信模块分析 |
| 2.2.1 波长转换设备 |
| 2.2.2 功率放大设备 |
| 2.2.3 前置放大设备 |
| 2.2.4 拉曼放大设备 |
| 2.2.5 遥泵放大设备 |
| 2.3 超长跨距光传输设计方法 |
| 2.3.1 统计设计法 |
| 2.3.2 最坏值设计法 |
| 2.3.3 半统计设计法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超长跨距光纤通信影响因素及关键技术 |
| 3.1 超长跨距光纤通信影响因素 |
| 3.1.1 信噪比受限影响因素 |
| 3.1.2 非线性影响因素 |
| 3.1.3 色散受限影响因素 |
| 3.1.4 敏感度影响因素 |
| 3.2 超长跨距光纤通信关键技术 |
| 3.2.1 遥泵技术 |
| 3.2.2 前向纠错技术 |
| 3.2.3 色散补偿技术 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 某省超长跨距光纤通信技术应用研究 |
| 4.1 某省超长跨距应用方案分析 |
| 4.1.1 某省超长跨距传输系统组网应用分析 |
| 4.1.2 某省超长跨距传输系统应用分析 |
| 4.1.3 某省超长跨距传输系统监控信道应用分析 |
| 4.2 某省超长跨距光纤传输性能应用分析 |
| 4.2.1 某省超长跨距传输节点介绍 |
| 4.2.2 光功率损耗分析 |
| 4.2.3 链路信噪比分析 |
| 4.3 某省超长跨距光纤通信技术性能测试分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（2）光子时间拉伸相干雷达系统的理论建模和关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 微波光子技术在现代雷达系统中的应用 |
| 1.2.1 相控阵天线 |
| 1.2.2 信号产生 |
| 1.2.3 模数转换 |
| 1.2.4 信号处理 |
| 1.3 微波光子雷达系统的发展和分类 |
| 1.4 光子时间拉伸相干雷达系统(PTS-CR) |
| 1.5 论文的研究目标及研究思路 |
| 1.5.1 研究目标 |
| 1.5.2 研究思路 |
| 1.6 论文结构安排及主要内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 光子时间拉伸相干雷达系统(PTS-CR)的理论建模与数值仿真 |
| 2.1 PTS-CR的关键参数 |
| 2.1.1 脉冲重复频率与探测距离 |
| 2.1.2 信号带宽与距离分辨率 |
| 2.1.3 信号时间带宽积与信噪比 |
| 2.2 PTS-CR的理论建模 |
| 2.2.1 光脉冲色散效应的建模 |
| 2.2.2 非平衡色散干涉原理的建模 |
| 2.2.3 时间拉伸原理的建模 |
| 2.3 PTS-CR的数值仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 PTS-CR的探测距离延拓技术研究 |
| 3.1 探测距离的限制 |
| 3.2 探测距离延拓的理论研究与方案设计 |
| 3.2.1 光开关同步降频与时间分段接收 |
| 3.2.2 延拓技术的方案设计与性能仿真 |
| 3.3 探测距离延拓的实验验证 |
| 3.3.1 低重频发射与高重频接收的匹配 |
| 3.3.2 信号幅度相位特性变化的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 PTS-CR的宽带性能补偿技术研究 |
| 4.1 距离分辨率的影响 |
| 4.2 宽带性能补偿的理论研究与方案设计 |
| 4.2.1 正交相位双通道复合 |
| 4.2.2 补偿技术的方案设计与性能仿真 |
| 4.3 宽带性能补偿的实验验证 |
| 4.3.1 应用单臂式双输出调制器的接收 |
| 4.3.2 实验方案的进一步优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 PTS-CR的时间带宽积提升技术研究 |
| 5.1 大时间带宽积的需求 |
| 5.2 时间带宽积提升的理论研究与方案设计 |
| 5.2.1 脉冲循环色散倍增 |
| 5.2.2 提升技术的方案实现与性能仿真 |
| 5.3 时间带宽积提升技术的实验验证 |
| 5.3.1 脉宽拓展的色散环的实现 |
| 5.3.2 色散环的性能优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 PTS-CR的样机设计与开发 |
| 6.1 样机的方案设计 |
| 6.2 样机的研制与性能测试 |
| 6.2.1 光源的性能测量 |
| 6.2.2 样机内的器件测试与功能验证 |
| 6.3 小型无人机的高分辨率测量 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文及专利 |
| 攻读学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（3）1.55微米和2微米可调谐光纤激光器及其应用的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤激光器 |
| 1.3 可调谐激光器 |
| 1.4 本论文内容概述 |
| 1.5 本论文主要创新点 |
| 2 光纤激光器理论 |
| 2.1光纤中的光传输 |
| 2.2 光纤激光器的结构 |
| 2.3 增益介质 |
| 2.4 功率提升 |
| 2.5 波长调谐 |
| 2.6 纳秒脉冲掺镱光纤激光器及其主参量功率放大 |
| 2.7 第二章总结 |
| 3 基于3D打印FBG滤波器的可调谐光纤激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于3D打印的可调谐FBG滤波器 |
| 3.2.1 设计方法 |
| 3.2.2 测试结果 |
| 3.3 30nm可调谐铒镱共掺光纤激光器 |
| 3.3.1 激光器结构 |
| 3.3.2 激光器调谐特性 |
| 3.4 第三章总结 |
| 4 波长间隔可调谐的多波长掺铥光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 增益介质 |
| 4.3 2μm多波长激光器 |
| 4.4 波长稳定 |
| 4.5 滤波器 |
| 4.6 掺铥光纤激光器中的多波长稳定输出 |
| 4.7 波长间隔切换 |
| 4.8 第四章总结 |
| 5 连续可调谐窄线宽光纤激光器的研究 |
| 5.1 可编程激光器 |
| 5.2 结构和原理 |
| 5.3 调谐范围 |
| 5.4 波长调谐精度 |
| 5.5 线宽 |
| 5.6 波长稳定性 |
| 5.7 功率平坦度 |
| 5.8 气体传感应用 |
| 5.9 与结合了掺铒光纤放大器和电光调制器的可调谐激光器的比较 |
| 5.10 与其他可编程激光器的比较 |
| 5.11 连续可调谐双波长光纤激光器 |
| 5.11.1 单谐振腔输出特性 |
| 5.11.2 双谐振腔输出特性 |
| 5.12 第五章总结 |
| 6 用于二氧化碳远程浓度探测的可调谐光纤光源 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 二氧化碳监测的需求 |
| 6.3 二氧化碳检测技术 |
| 6.4 基于Scheimpflug原理的连续光差分雷达 |
| 6.5 高功率窄线宽可调谐种子源 |
| 6.6 二氧化碳连续光差分雷达的测量 |
| 6.7 第六章总结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（4）反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 课题的研究意义 |
| 1.3 本文章节安排 |
| 第二章 光放大器理论基础及物理模型 |
| 2.1 EDFA理论基础 |
| 2.1.1 光与物质的作用 |
| 2.1.2 Er~(3+)能级结构 |
| 2.2 EDFA的物理模型 |
| 2.2.1 EDFA的速率—传输方程 |
| 2.2.2 EDFA的简化理论模型 |
| 2.2.3 EDFA的结构组成 |
| 2.3 RFA理论基础 |
| 2.4 RFA物理模型 |
| 2.4.1 RFA的传输方程 |
| 2.4.2 数值分析方法求解 |
| 2.4.3 RFA的结构组成 |
| 2.5 EDFA/RFA的工作特性 |
| 2.5.1 增益特性 |
| 2.5.2 噪声特性 |
| 2.5.3 应用方式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 反射式调制系统及其光放大器设计 |
| 3.1 新型反射式调制系统简介 |
| 3.1.1 系统结构及其原理 |
| 3.1.2 系统的应用价值 |
| 3.1.3 系统的主要噪声 |
| 3.2 EDFA在反射式调制系统中的应用分析 |
| 3.2.1 双向EDFA在系统中的应用简析 |
| 3.2.2 结合单向光放大的EDFA结构 |
| 3.3 RFA在反射式调制系统中的应用分析 |
| 3.3.1 分布式RFA在系统的应用简析 |
| 3.3.2 分立式RFA在系统的应用简析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 系统性能分析及结构优化 |
| 4.1 实验系统结构简介 |
| 4.2 反射式调制系统的实验研究 |
| 4.3 基于DCF的分立式RFA结构优化与系统仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间的研究成果 |
（5）基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光放大器概述 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 FOPA的研究进展 |
| 1.2.2 FOPA增益和带宽性能研究 |
| 1.2.3 FOPA噪声特性的研究 |
| 1.2.4 FOPA增益平坦性研究 |
| 1.2.5 FOPA应用研究 |
| 1.2.6 相位敏感型FOPA研究 |
| 1.3 论文研究内容和创新点 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 参考文献 |
| 第二章 FOPA的增益与噪声理论 |
| 2.1 四波混频效应 |
| 2.2 参量放大过程 |
| 2.3 相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.1 基于χ~((2))介质的相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.2 基于χ~((3))介质的相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.3 级联型相位敏感光纤参量放大器的增益理论 |
| 2.3.4 级联型相位敏感光纤参量放大器的噪声理论 |
| 2.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 FOPA的增益性能研究 |
| 3.1 单泵浦PI-FOPA增益的实验研究 |
| 3.1.1 单泵浦PI-FOPA的实验装置 |
| 3.1.2 单泵浦PI-FOPA的实验研究与分析 |
| 3.2 单泵浦PS-FOPA增益的实验研究 |
| 3.2.1 单泵浦PS-FOPA的实验装置 |
| 3.2.2 单泵浦PS-FOPA的实验研究与分析 |
| 3.3 级联型PS-FOPA增益均衡方案研究 |
| 3.3.1 方案设计 |
| 3.3.2 实验装置 |
| 3.3.3 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 FOPA的噪声性能研究 |
| 4.1 单泵浦PI-FOPA噪声研究 |
| 4.1.1 放大量子噪声 |
| 4.1.2 泵浦转移噪声 |
| 4.1.3 拉曼额外噪声 |
| 4.2 级联型PS-FOPA噪声研究 |
| 4.2.1 放大量子噪声 |
| 4.2.2 泵浦转移噪声 |
| 4.2.3 拉曼额外噪声 |
| 4.3 一种空子载波间插的OFDM信号低噪声传输方案研究 |
| 4.3.1 方案设计 |
| 4.3.2 实验装置 |
| 4.3.3 结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 FOPA宽带增益平坦优化研究 |
| 5.1 多级级联型FOPA数学模型 |
| 5.1.1 多级级联型PI-FOPA数学模型 |
| 5.1.2 多级级联型PS-FOPA数学模型 |
| 5.2 FOPA增益平坦性优化算法研究 |
| 5.2.1 编码设定 |
| 5.2.2 初始化操作 |
| 5.2.3 变异操作 |
| 5.2.4 交叉操作 |
| 5.2.5 选择操作 |
| 5.2.6 终止操作 |
| 5.3 仿真优化 |
| 5.3.1 多级级联型PI-FOPA仿真优化 |
| 5.3.2 多级级联型PS-FOPA仿真优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录1: 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术成果 |
（6）基于全固态结构氟碲酸盐玻璃光纤的中红外超连续光源研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.2 中红外超连续光源的研究进展 |
| 1.2.1 基于锗基玻璃光纤的超连续光源研究进展 |
| 1.2.2 基于氟化物玻璃光纤的超连续光源研究进展 |
| 1.2.3 基于硫系玻璃光纤的超连续光源研究进展 |
| 1.2.4 基于碲酸盐玻璃光纤的超连续光源研究进展 |
| 1.2.5 基于氟碲酸盐玻璃光纤的超连续光源研究进展 |
| 1.3 本论文的主要内容 |
| 第2章 光纤中的超连续谱产生机制及其数值模拟 |
| 2.1 光纤中的超连续谱产生机制 |
| 2.1.1 群速度色散 |
| 2.1.2 自相位调制 |
| 2.1.3 调制不稳定性 |
| 2.1.4 受激拉曼散射 |
| 2.1.5 孤子和色散波 |
| 2.2 广义非线性薛定谔方程 |
| 2.2.1 广义非线性薛定谔方程的推导 |
| 2.2.2 广义非线性薛定谔方程的数值求解算法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于拉锥氟碲酸盐光纤的宽带中红外超连续光源 |
| 3.1 玻璃基本的表征 |
| 3.1.1 玻璃差热特性分析(DTA) |
| 3.1.2 玻璃品质因数的计算 |
| 3.1.3 玻璃的透过光谱测试 |
| 3.1.4 玻璃的折射率测试 |
| 3.1.5 玻璃非线性折射率的计算 |
| 3.1.6 玻璃拉曼响应函数的计算 |
| 3.2 拉锥氟碲酸盐光纤的设计和制备 |
| 3.2.1 全固态氟碲酸盐光纤的制备 |
| 3.2.2 拉锥氟碲酸盐光纤的设计和制备 |
| 3.3 宽带超连续光源产生的实验装置 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于全固态氟碲酸盐光纤的高功率中红外超连续光源 |
| 4.1 高功率掺铥光纤激光器的研制 |
| 4.1.1 基于孤子自频移技术的2μm超短脉冲激光器的研制 |
| 4.1.2 高功率掺铥光纤放大器研制 |
| 4.2 高功率中红外超连续光源的研制 |
| 4.2.1 氟碲酸盐光纤的设计与制备 |
| 4.2.2 高功率中红外超连续光源产生的实验装置 |
| 4.2.3 实验结果及分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于氟碲酸盐光纤的宽带可调谐中红外拉曼孤子激光 |
| 5.1 反常色散全固态氟碲酸盐光纤的设计与制备 |
| 5.2 中红外拉曼孤子激光产生的实验装置 |
| 5.3 实验结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（7）光纤随机激光模式调控与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤随机激光器研究背景 |
| 1.1.1 随机激光器的发展历程 |
| 1.1.2 光纤随机激光器的发展历程 |
| 1.1.2.1 填充型光纤随机激光器 |
| 1.1.2.2 随机光栅型光纤随机激光器 |
| 1.1.2.3 瑞利散射型光纤随机激光器 |
| 1.2 连续输出型光纤随机激光器研究进展 |
| 1.2.1 高功率/高效率光纤随机激光器研究进展 |
| 1.2.2 窄线宽光纤随机激光器研究进展 |
| 1.2.3 多阶、宽谱、新波长光纤随机激光器研究进展 |
| 1.2.4 基于新光纤的光纤随机激光器研究进展 |
| 1.2.5 基于光纤随机激光应用研究进展 |
| 1.3 脉冲输出型光纤随机激光器研究进展 |
| 1.3.1 基于主动调控的脉冲输出型光纤随机激光器研究进展 |
| 1.3.2 基于被动调控的脉冲输出型光纤随机激光器研究进展 |
| 1.4 少模、多模光纤随机激光器研究进展 |
| 1.5 论文研究意义及结构安排 |
| 第二章 光纤随机激光器的理论模型 |
| 2.1 光纤随机激光相关物理现象 |
| 2.1.1 光纤随机激光反馈机制 |
| 2.1.1.1 瑞利散射 |
| 2.1.1.2 光纤光栅反射 |
| 2.1.2 光纤随机激光增益机制 |
| 2.1.2.1 受激拉曼散射增益 |
| 2.1.2.2 受激布里渊散射增益 |
| 2.1.2.3 有源光纤增益 |
| 2.2 基于瑞利散射的光纤随机激光器理论分析模型 |
| 2.3 基于光纤光栅的光纤随机激光器理论分析模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 有源光纤随机激光的模式调控 |
| 3.1 光纤随机激光相干和非相干反馈机制 |
| 3.2 相干反馈光纤随机激光器的全光模式选择 |
| 3.2.1 随机分布光纤布拉格光栅阵列的设计与制备 |
| 3.2.2 相干反馈光纤随机激光器结构 |
| 3.2.3 相干反馈光纤随机激光器自由运转状态 |
| 3.2.4 相干反馈光纤随机激光器全光控制状态 |
| 3.3 相干反馈光纤随机激光器的准锁模脉冲实现 |
| 3.3.1 准锁模光纤随机激光器装置及核心器件 |
| 3.3.2 准锁模光纤随机激光器的工作原理 |
| 3.3.3 准锁模光纤随机激光器实验结果 |
| 3.3.4 准锁模光纤随机激光器数值分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光纤随机激光泵浦的超连续谱生成 |
| 4.1 连续光的调制不稳定性效应 |
| 4.2 光纤随机激光泵浦的全开放结构超连续谱生成 |
| 4.2.1 开放光纤结构中随机激光泵浦超连续谱产生装置 |
| 4.2.2 开放光纤结构中随机激光泵浦超连续谱输出特性分析 |
| 4.3 基于光纤随机激光泵浦的后向传输低噪声超连续谱生成 |
| 4.3.1 光纤随机激光泵浦的后向超连续谱生成装置 |
| 4.3.2 光纤随机激光泵浦的后向超连续谱实验结果 |
| 4.3.3 光纤随机激光泵浦的后向超连续谱运转机理讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 低空间相干性光纤随机激光器及成像应用 |
| 5.1 基于多模光纤随机激光的无散斑成像研究 |
| 5.1.1 多模光纤随机激光的无散斑成像实验装置 |
| 5.1.2 多模光纤随机激光的无散斑成像实验结果 |
| 5.2 用于无散斑成像的光纤超连续谱光源退相干过程 |
| 5.2.1 光纤超连续谱光源退相干实验装置 |
| 5.2.2 光纤超连续谱光源退相干实验结果分析 |
| 5.3 高功率低空间相干性光纤随机激光器 |
| 5.3.1 高功率低空间相干性光纤随机激光器实验装置 |
| 5.3.2 高功率低空间相干性光纤随机激光器实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 多模光纤模式功率分配与散斑形成关系的研究 |
| 6.1 多模光纤模式分析仿真模型建立 |
| 6.2 仿真结果分析及讨论 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文研究内容总结及主要贡献 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（8）光纤抽运2-5μm超连续谱激光光源研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超连续谱激光光源概述 |
| 1.2 2-5μm超连续谱激光光源的研究进展 |
| 1.2.1 光纤材料 |
| 1.2.2 研究进展 |
| 1.3 2-5μm超连续谱激光光源的应用前景 |
| 1.3.1 大气相关应用 |
| 1.3.2 分子指纹谱识别 |
| 1.3.3 中红外成像光谱学 |
| 1.4 论文研究思路及组织结构 |
| 第二章 非线性效应及超连续谱产生 |
| 2.1 光纤色散与非线性效应 |
| 2.1.1 光纤色散 |
| 2.1.2 非线性效应 |
| 2.1.3 超连续谱产生 |
| 2.2 被动光纤中超连续谱产生 |
| 2.2.1 广义非线性薛定谔方程 |
| 2.2.2 固定坐标系 |
| 2.3 增益光纤中超连续谱产生 |
| 2.3.1 带增益的广义非线性薛定谔方程 |
| 2.3.2 掺铥光纤放大器的增益建立过程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 掺铥光纤放大器中超连续谱产生 |
| 3.1 石英光纤中超连续谱产生 |
| 3.1.1 被动石英光纤中超连续谱产生 |
| 3.1.2 掺铥光纤放大器中超连续谱产生 |
| 3.2 超快激光脉冲放大和超连续谱产生的物理过程研究 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 数值仿真 |
| 3.3 2μm波段超快激光脉冲产生 |
| 3.3.1 基于二维材料碲化铋的锁模孤子脉冲 |
| 3.3.2 基于非线性偏振旋转效应的锁模孤子脉冲 |
| 3.3.3 基于“1.5→2μm”频率变换的孤子群脉冲 |
| 3.4 瓦量级2-2.5μm超连续谱产生 |
| 3.4.1 锁模孤子脉冲 |
| 3.4.2 基于“1.5→2μm”频率变换的孤子群脉冲 |
| 3.4.3 啁啾脉冲 |
| 3.5 百瓦量级2-2.5μm超连续谱产生 |
| 3.5.1 高占空比1.5-2.4μm超连续谱 |
| 3.5.2 101.6W2-2.5μm超连续谱激光光源 |
| 3.5.3 203.4W2-2.5μm超连续谱激光光源 |
| 3.5.4 相关讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 氟化物光纤中超连续谱产生 |
| 4.1 ZBLAN光纤中超连续谱产生 |
| 4.1.1 氟化物光纤 |
| 4.1.2 色散与非线性 |
| 4.1.3 数值仿真 |
| 4.2 软玻璃光纤处理方法 |
| 4.2.1 涂覆层剥离和光纤切割 |
| 4.2.2 光纤熔接 |
| 4.2.3 光纤端帽制备 |
| 4.3 瓦量级2-4.5μm超连续谱激光光源 |
| 4.3.1 单模掺铥光纤放大器抽运 |
| 4.3.2 大模场掺铥光纤放大器抽运 |
| 4.4 高功率2-4.5μm超连续谱激光光源 |
| 4.4.1 单模掺铥光纤放大器抽运 |
| 4.4.2 大模场掺铥光纤放大器抽运 |
| 4.4.3 关于进一步提高平均功率的讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 硫系玻璃光纤中超连续谱产生 |
| 5.1 数值仿真与方案设计 |
| 5.1.1 硫系玻璃光纤 |
| 5.1.2 数值仿真 |
| 5.1.3 级联光纤抽运方案 |
| 5.2 As_2S_3 光纤中超连续谱产生 |
| 5.2.1 空间耦合 |
| 5.2.2 对接耦合 |
| 5.3 As2Se3 光纤中超连续谱产生 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 光谱特性 |
| 5.3.3 功率特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究成果 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 致谢一 |
| 致谢二 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 作者在学期间取得的荣誉和奖励 |
| 附录一 文中用到的缩写 |
| 附录二 不同光纤材料的拉曼响应函数 |
| 附录三 不同光纤的材料折射率 |
（9）锁模拉曼光纤激光器及其动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 综述 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤的构造和基本特性 |
| 1.2.1 光纤损耗 |
| 1.2.2 单模光纤的模场直径 |
| 1.2.3 光纤中的色散 |
| 1.2.4 高非线性光纤(HNLF) |
| 1.3 光纤中的五种主要非线性效应 |
| 1.3.1 自相位调制 |
| 1.3.2 交叉相位调制 |
| 1.3.3 四波混频 |
| 1.3.4 受激拉曼散射 |
| 1.3.5 受激布里渊散射 |
| 1.4 光纤激光器与拉曼光纤激光器 |
| 1.4.1 光纤激光器 |
| 1.4.1.1 稀土类掺杂光纤激光器 |
| 1.4.1.2 非线性效应光纤激光器 |
| 1.4.1.3 单晶光纤激光器 |
| 1.4.2 拉曼光纤激光器 |
| 1.4.2.1 线形腔拉曼光纤激光器 |
| 1.4.2.2 环形腔拉曼光纤激光器 |
| 1.4.2.3 混合腔拉曼光纤激光器 |
| 1.4.2.4 多波长拉曼光纤激光器 |
| 1.5 本论文的研究内容和创新之处 |
| 1.5.1 本论文的主要研究内容 |
| 1.5.2 本论文的创新之处 |
| 1.6 参考文献 |
| 第二章 拉曼光纤激光器及锁模的基本原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 拉曼光纤激光器的工作原理 |
| 2.2.1 拉曼光纤激光器的研究背景及现状 |
| 2.2.2 拉曼散射基本理论 |
| 2.2.2.1 自发拉曼散射 |
| 2.2.2.2 受激拉曼散射 |
| 2.2.3 光纤中产生的受激拉曼散射 |
| 2.2.3.1 光纤中受激拉曼散射的物理机制及增益谱 |
| 2.2.3.2 光纤受激拉曼阈值 |
| 2.2.3.3 光纤受激拉曼增益 |
| 2.2.3.4 拉曼增益光纤的选取[26] |
| 2.3 被动锁模光纤激光器中的锁模方法 |
| 2.3.1 可饱和吸收体 |
| 2.3.2 非线性偏振旋转(NPR) |
| 2.3.3 非线性光纤环形镜 |
| 2.3.4 拉曼激光器的锁模 |
| 2.4 本章小结 |
| 2.5 参考文献 |
| 第三章 多波长可调谐拉曼光纤激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤中的模式 |
| 3.2.1 纤芯基模的有效折射率与包层模的有效折射率 |
| 3.2.2 纤芯基模的模场分布与包层模的模场分布 |
| 3.3 基于非线性偏振旋转(NPR)机制的多波长产生技术 |
| 3.3.1 非线性偏振旋转(NPR)技术的多波长应用背景及基本原理 |
| 3.3.2 基于非线性偏振旋转(NPR)技术所引入的强度相关损耗 |
| 3.4 Mach -Zehnder干涉仪 |
| 3.4.1 原理 |
| 3.4.2 基于不同芯径光纤的纤芯--包层间的Mach -Zehnder型干涉仪 |
| 3.5 实验装置和工作原理 |
| 3.6 实验结果与讨论 |
| 3.7 本章小结 |
| 3.8 参考文献 |
| 第四章 大脉冲能量被动锁模拉曼光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多模激光泵浦的被动锁模拉曼光纤激光器的基本原理 |
| 4.2.1 受激拉曼散射效应 |
| 4.2.2 非线性偏振旋转锁模技术 |
| 4.3 实验装置和工作原理 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 4.6 参考文献 |
| 第五章 超高次被动谐波锁模拉曼光纤激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验装置和工作原理 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 5.5 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
（10）拉曼光纤放大器的增益均衡研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 分布式RFA的国内外研究现状 |
| 1.2.2 分立式RFA的国内外研究现状 |
| 1.3 本论文的研究内容和结构安排 |
| 第2章 拉曼光纤放大器的理论研究 |
| 2.1 拉曼光纤放大器的基本原理 |
| 2.1.1 受激拉曼散射 |
| 2.1.2 拉曼光纤放大器的原理与结构 |
| 2.2 SRS的耦合波方程 |
| 2.3 拉曼光纤放大器的特性分析 |
| 2.3.1 RFA的增益分析 |
| 2.3.2 RFA的偏振相关性分析 |
| 2.3.3 RFA的噪声分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 拉曼光纤放大系统的仿真与优化 |
| 3.1 RFA的数学模型及简化 |
| 3.2 拉曼光纤放大系统的仿真 |
| 3.2.1 前向泵浦拉曼光纤放大系统的仿真 |
| 3.2.2 后向泵浦拉曼光纤放大系统的仿真 |
| 3.3 多波长泵浦拉曼光纤放大系统的增益均衡优化 |
| 3.3.1 遗传算法简介 |
| 3.3.2 优化设计的目标函数 |
| 3.3.3 优化结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于新型光子晶体光纤RFA的增益均衡研究 |
| 4.1 新型光子晶体光纤 |
| 4.1.1 新型光子晶体光纤结构 |
| 4.1.2 新型光子晶体光纤的优化设计 |
| 4.2 新型光子晶体光纤RFA增益均衡的优化结果与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、Gain Flattened Raman Fiber Amplifier Using Parameter Optimization and DCF Fiber（论文参考文献）
- [1]某省超长跨距光纤通信技术应用研究[D]. 龙灏. 吉林大学, 2020(08)
- [2]光子时间拉伸相干雷达系统的理论建模和关键技术研究[D]. 张斯滕. 上海交通大学, 2020(01)
- [3]1.55微米和2微米可调谐光纤激光器及其应用的研究[D]. 杨雄. 浙江大学, 2020(02)
- [4]反射式调制的双向光纤通信系统的光放大技术的研究[D]. 金诗文. 电子科技大学, 2020(07)
- [5]基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究[D]. 王凯. 北京邮电大学, 2019(01)
- [6]基于全固态结构氟碲酸盐玻璃光纤的中红外超连续光源研究[D]. 李真睿. 吉林大学, 2019(02)
- [7]光纤随机激光模式调控与应用研究[D]. 马瑞. 电子科技大学, 2019(04)
- [8]光纤抽运2-5μm超连续谱激光光源研究[D]. 殷科. 国防科技大学, 2017(02)
- [9]锁模拉曼光纤激光器及其动力学特性研究[D]. 况庆强. 上海交通大学, 2016(03)
- [10]拉曼光纤放大器的增益均衡研究[D]. 张洪月. 哈尔滨工业大学, 2015(02)