基于非线性光纤环形腔的光学频率梳产生器的研究

作     者：袁润月 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵明富;王飞;冉洋

授予年度：2021年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

主      题：光学频率梳 激光光学 受激布里渊散射 瑞利散射 级联四波混频效应 

摘      要：光学频率梳是指在时域上表现为具有规则的、固定重复频率的光脉冲,在频域上表现为由一系列均匀间隔的频谱分量组成的光谱。目前,已经有很多方法用于产生光学频率梳,例如锁模激光器法、外调制器法、微环谐振腔法、光电谐振器法及光纤非线性效应法等。随着光通信技术的不断发展,光学频率梳作为光通信领域和微波领域的关键技术之一,在光学任意波形产生、精密测量、密集波分复用、精密激光光谱学、超级激光器等方面都有着重要的应用。本文的重点研究内容是基于非线性光纤环形腔的光学频率梳产生器的研究,主要内容包括以下几个方面:（1）简单的介绍了光学频率梳的研究背景及意义,包括光学频率梳的应用领域、国内外研究现状以及频率间隔可切换多波长光纤激光器的研究现状。（2）详细的阐述了几种光纤中常见的非线性效应和光学频率梳的性能指标,为后续的研究奠定理论基础。（3）提出了一种频率间隔可切换的光学频率梳产生器的方案。在方案中主要使用了一个耦合比为1:99的保偏光纤耦合器和1 km长的高非线性光纤。改变耦合器的输出方向,可以分别得到由偶数阶斯托克斯信号和奇数阶斯托克斯信号组成的双倍布里渊频率间隔的光学频率梳。此外,通过调整偏振控制器的偏振状态和进入腔内的泵浦信号功率,可以实现单-双布里渊频率间隔光学频率梳之间的自由切换。（4）提出了一种基于非线性光纤环形腔的光学频率梳产生器的研究方案。该方案主要是基于布里渊-铒光纤环形腔中的瑞利散射、受激布里渊散射和级联四波混频效应所提出。与上述方案的不同之处在于,采用一个耦合比为10:90的四端口耦合器作为输出。从实验结果来说,所得到的光学频率梳的各项性能都有明显的提升。实验中所得到的光学频率梳在室温下稳定性良好,有望在大容量光通信、低噪声可调谐微波和光谱研究等方面得到应用。