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红外与激光工程 2014年第9期43卷 2970-2980页

作者：梁生王向凯刘子豪盛新志王颖吴重庆娄淑琴北京交通大学理学院物理系教育部发光与光信息技术重点实验室北京100044 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

时间透镜基于时空二元性原理,近年来得到快速发展与广泛应用。时间透镜的发展源自光电子学中工程技术需求和理论发展的双重动力。给出了时间透镜作为超快光学仪器发展历程的综述。对相位调制器、和频产生、交叉相位调制以及四波混频等... 详细信息

时间透镜基于时空二元性原理,近年来得到快速发展与广泛应用。时间透镜的发展源自光电子学中工程技术需求和理论发展的双重动力。给出了时间透镜作为超快光学仪器发展历程的综述。对相位调制器、和频产生、交叉相位调制以及四波混频等当前时间透镜的主要实现方案的原理和性能进行了分析和数学描述。相应地,分析了不同实现方案的原理限制以及应用中面临的问题。接下来,将脉冲放大和时频域转换用于超快脉冲检测作为最有代表性的应用进行了说明,其中,对最重要的技术指标分辨率和记录长度进行了定量分析。最后,对一些超快非线性光学原理,如金属纳米结构中表面等离子体激元增强的二阶和三阶光学非线性、石墨烯中强三阶光学非线性导致的四波混频,作为时间透镜发展的潜在机会进行了理论和技术讨论。

关键词：时间透镜时空二元性时间成像超快非线性光学超快光信号处理

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基于电光相位调制的时间透镜在脉冲压缩和傅里叶变换应用中的研究

基于电光相位调制的时间透镜在脉冲压缩和傅里叶变换应用中的研究

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作者：常硕北京交通大学

学位级别：硕士

摘要：时间透镜被广泛的应用于时间成像、光通信、光信号检测以及光信号处理等领域,已成为光信息技术领域的研究热点之一。利用以时间透镜为关键器件的时间成像系统可以实现超短光脉冲的产生,而利用时间透镜组成时间傅里叶系统可以进行... 详细信息

摘要：时间透镜被广泛的应用于时间成像、光通信、光信号检测以及光信号处理等领域,已成为光信息技术领域的研究热点之一。利用以时间透镜为关键器件的时间成像系统可以实现超短光脉冲的产生,而利用时间透镜组成时间傅里叶系统可以进行信号检测和处理。因此,时间透镜在光脉冲压缩和傅里叶变换方面具有广泛的应用前景。实现时间透镜常用的方法有四种,其中基于电光相位调制的时间透镜实现最为简单,且参数调节灵活,性能稳定,因此,本文利用基于电光相位调制的时间透镜组成时间成像系统和时间傅里叶变换系统,进行了一系列理论和仿真研究。基于电光相位调制的时间透镜使用余弦电压调制来近似二次相位调制,因此,它存在着一定的孔径限制。为了优化时间透镜的性能,本文提出了两种增大基于电光相位调制时间透镜孔径的方法,参数调制法和正电压法,分别推导出两种方法的实现原理,并结合时间透镜在光脉冲压缩中的应用,利用仿真实验验证了这两种方法的效果。另外,本文还利用基于电光相位调制的时间透镜实现了时间4-f系统,对其子模块时间2-f系统,即傅里叶变换系统进行了色散选取分析,指出色散选取要求在色散极限值以内以保证系统性能,并且不宜过小,以免对调制电压产生过高需求。最后,通过对4-f系统进行功能仿真,进一步研究了时间4-f系统在光信号脉冲处理中的优越性能。研究结果表明,利用基于电光相位调制的时间透镜可以有效地对光信号进行压缩以及傅里叶变换,因此,它在时间成像、光信号处理等领域具有广泛的应用价值。

关键词：时间透镜时间成像傅里叶变换电光相位调制孔径效应 4-f系统

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基于电光相位调制和非线性效应的时间透镜的研究

基于电光相位调制和非线性效应的时间透镜的研究

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作者：李博北京交通大学

学位级别：硕士

摘要：时间透镜在时间成像、光通信和光信号处理等领域具有广泛的应用前景,已成为光信息领域研究的热点之一。超短光脉冲的产生,光脉冲的压缩和成像都是时间透镜研究的重要课题。本文在自然基金“基于时间透镜的光学傅立叶变换在实时测... 详细信息

摘要：时间透镜在时间成像、光通信和光信号处理等领域具有广泛的应用前景,已成为光信息领域研究的热点之一。超短光脉冲的产生,光脉冲的压缩和成像都是时间透镜研究的重要课题。本文在自然基金“基于时间透镜的光学傅立叶变换在实时测量中的应用”资助下,围绕着时间透镜组成的时间成像系统进行了理论和实验工作。利用电光相位调制器进行了光脉冲压缩实验,获得了有效的压缩了光脉冲的实验结果。在此基础上分别对基于电光相位调制、交叉相位调制和四波混频的时间透镜组成的时间成像系统进行了仿真和研究。本文完成的主要工作如下：1)利用电光相位调制实现了时间透镜,并对由其组成的时间成像系统进行了光脉冲压缩实验。获得了有效的压缩了光脉冲的实验结果;并对其优缺点和改进方法进行分析。2)对基于交叉相位调制的时间透镜进行了仿真和研究。分析了由其组成的时间成像系统的搭建、性质和实现难点。在此基础上,进一步提出了使用带有一定色散斜率的高非线性光纤来实现时间透镜,使系统的影响因素FWM、走离效应、色散与SPM的共同作用同时保持在一个对系统性能影响极小的状态。3)对基于四波混频的时间透镜进行了仿真和研究。分析了由其组成的时间成像系统的搭建、性质和实现难点,进而提出了通过引入一定量的色散减弱自相位调制和其他的四波混频作用的影响,使四波混频转换效率大大增加,同时,在一定程度上减小了对高非线性光纤低色散值的要求,使系统更容易实现。研究结果表明,利用时间透镜可以有效地对光信号进行放大、压缩或者成像,在时间成像、光通信和光信号处理等领域具有广泛的应用价值。

关键词：时间透镜时间成像电光相位调制交叉相位调制四波混频

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均匀介质中鬼成像质量研究

均匀介质中鬼成像质量研究

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作者：屈利杰湖南大学

学位级别：硕士

关联成像,又称为“鬼成像”或“量子成像”,是一种新奇的成像方式,能够实现非定域成像,近年来得到普遍关注和研究。目前对鬼成像的研究主要是在大气中进行的,由于空气折射率比较小,所以对鬼成像质量影响很小。折射率大的介质有很多,常... 详细信息

关联成像,又称为“鬼成像”或“量子成像”,是一种新奇的成像方式,能够实现非定域成像,近年来得到普遍关注和研究。目前对鬼成像的研究主要是在大气中进行的,由于空气折射率比较小,所以对鬼成像质量影响很小。折射率大的介质有很多,常见的有光纤以及透明液体中的水。本文基于关联成像基本理论,对均匀介质中鬼成像的质量进行深入研究,具体内容及创新点如下:1.基于经典时间非相干非平稳脉冲,建立光纤中时间鬼成像系统理论模型,研究光纤中时间鬼成像原理,通过推导出强度波动关联函数,首次计算出光纤中时间鬼成像系统的点扩散函数。经过分析发现,光纤中时间鬼成像系统质量与光纤长度、群速度色散系数以及入射脉冲宽度之间存在着密切关系。为了定量判断光纤中时间鬼成像系统质量,给出相似度表达式,通过数值仿真结果可知,在光纤时间鬼成像系统中,光纤长度和群速度色散系数越大,入射脉冲有效宽度越小,成像质量越差,从而验证我们的理论分析。2.以高斯形式完全空间非相干光作为光源,建立透明液体鬼成像系统理论模型,根据衍射理论,确定测试臂和参考臂脉冲响应函数,通过计算透明液体鬼成像系统的强度波动关联函数,推导出点扩散函数表达式,分析影响透明液体鬼成像系统噪声的指标。首先,当透明液体为水时,研究水深对透明液体鬼成像噪声影响,根据仿真结果可知,随着水深增大,透明液体鬼成像系统噪声增大,分辨率变差,从而成像质量变差;其次,研究介质折射率对透明液体鬼成像噪声影响,选择空气、水以及CS三种介质,根据仿真结果可知,随着介质折射率增大,透明液体鬼成像系统噪声增加,分辨率降低,成像质量变差;最后,研究物体位置对透明液体鬼成像噪声影响,通过对比仿真结果可知,水深恒定,物体位于水的中间位置时,透明液体鬼成像系统噪声最大,这些结论对于水下鬼成像的进一步研究提供了依据。

关键词：关联成像时间成像群速度色散折射率噪声

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