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连续光二次相位调制技术的研究与应用

连续光二次相位调制技术的研究与应用

作者：张雨辰天津大学

学位级别：硕士

本论文工作是针对超宽带线性扫频光源中的线性扫频单元展开的,它是高分辨率激光雷达成像系统(No.61471256)和高分辨率实时光谱仪系统中的关键部件。通过对连续光进行二次相位调制,能够得到光频梳和线性扫频信号。当这种基于连续光产生... 详细信息

本论文工作是针对超宽带线性扫频光源中的线性扫频单元展开的,它是高分辨率激光雷达成像系统(No.61471256)和高分辨率实时光谱仪系统中的关键部件。通过对连续光进行二次相位调制,能够得到光频梳和线性扫频信号。当这种基于连续光产生的光频梳作为多波长光源时,可以在高分辨率光谱仪中实现多波长并行扫频;而超宽带线性扫频信号不仅可提高雷达成像系统的分辨率,还可以提高上述实时光谱仪的扫描速率。本文对基于连续光的光频梳系统进行了数值模拟分析,并对系统进行了优化设计;提出利用二次相位调制产生线性扫频信号的新方法,并对该方法进行了理论分析和实验验证。最后,在实验的基础上,设计了能够在200GHz带宽内产生线性扫频光信号的系统,预计扫频速度为10 THz/ms。本文主要内容如下:1.本文简要介绍了连续光频梳和线性扫频光信号在密集波分复用光通信系统、高分辨率实时光谱仪系统和高分辨率激光雷达成像系统中的应用,综述比较了产生光频梳的多种方法,以及各种线性移频技术。2.介绍了时间透镜产生光频梳的基本原理。通过模拟计算,分析了系统中级联调制器个数及驱动调制器的电信号的变化对光频梳质量(即平坦度、谱线条数)的影响;研究了相位调制器驱动信号偏离二次波形和高阶谐波对光频梳质量的影响;确定了系统的各个参数的允许偏移量;为实验系统的优化及器件的选购提供了可靠的依据。3.归纳推导了锯齿波和二次函数相位调制产生频移的原理,并进行了详细的实验研究。结果表明锯齿波相位调制下,产生的固定频移可达到20 dB的边模抑制比,根据实验数据分析了影响边模抑制比的因素;在二次函数相位调制下,成功的获得了线性扫频光信号,用实时频谱分析仪观察并测量到扫频的线性度,并对影响扫频信号线性度的因素进行了定性的分析。4.在上述实验的基础上,设计了能够在200GHz带宽内产生线性扫频光信号的系统,预计扫频速度为10 THz/ms,为实现超高分辨率的激光雷达成像系统提供可靠的技术方案。

关键词：二次相位调制时间透镜连续光光频梳线性扫频信号相位调制器

基于多模干涉滤波器的可调谐连续光全光纤光学参量振荡器的研究

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基于多模干涉滤波器的可调谐连续光全光纤光学参量振荡器的研究

作者：唐钊天津大学

学位级别：硕士

基于四波混频(Four-Wave Mixing,FWM)效应的全光纤光学参量振荡器(Fiber Optical Parametric Oscillator,FOPO)因其可以实现新波段激光输出且输出波长在一定范围内可连续调谐,近年来逐渐成为了光纤激光器领域的研究热点。其中,连续光FOP... 详细信息

基于四波混频(Four-Wave Mixing,FWM)效应的全光纤光学参量振荡器(Fiber Optical Parametric Oscillator,FOPO)因其可以实现新波段激光输出且输出波长在一定范围内可连续调谐,近年来逐渐成为了光纤激光器领域的研究热点。其中,连续光FOPO作为一种可调谐连续光相干光源,目前已经在许多相关领域逐渐体现出了其潜在的应用价值。为进一步提高连续光FOPO的输出性能,本文针对连续光FOPO中,利用高插入损耗的滤波器件调谐输出波长时,带来的环形腔损耗较高的问题,提出了一种基于多模干涉滤波器的可调谐连续光全光纤FOPO,并对其输出特性进行了理论分析和实验研究。本文的主要内容归纳如下:(1)介绍了FOPO的发展历程与研究现状,其中着重对FOPO研究中面临的主要问题,以及主要解决方法进行了总结。另外,对多模干涉滤波器的发展历程与研究现状也进行了详尽的阐述。(2)阐述了FOPO中FWM效应的相位匹配原理,并针对FWM效应的参量放大过程进行了理论分析。其中,对单泵浦的情况下,参量放大增益谱的影响因素进行了详细的模拟运算,为后续FOPO的实验研究提供了理论依据。(3)简述了多模干涉效应的相关理论,主要针对不同的入射光波长、多模光纤长度和纤芯尺寸对于单模-多模-单模(Single-mode-Multimode-Single-mode,SMS)光纤结构滤波特性的影响进行了详细的理论分析和实验测量。通过对比轴向拉力和外界温度对SMS光纤结构透射谱的影响,确定了适合连续光FOPO的调谐特性的实验方案,为后续实验提供理论基础。(4)设计并搭建了基于多模干涉滤波器的连续光可调谐全光纤FOPO实验装置。通过选取不同长度和纤芯尺寸的多模光纤制作级联SMS光纤结构作为滤波器件,使其在选定波长处的插入损耗小于1 dB,FOPO环形腔的总损耗不大于5 dB,并通过对SMS光纤结构中的多模光纤施加轴向拉力的方式调节滤波器件的透射谱,实现了1494-1501 nm和1629-1638 nm范围内的双边带可调谐连续光输出,输出功率稳定在21.8-22.6 mW的区间之内。

关键词：光纤光学参量振荡器四波混频多模干涉连续光

光混码器改善全光时钟提取及连续光稳定锁模激光器波长的研究

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光混码器改善全光时钟提取及连续光稳定锁模激光器波长的研究

作者：朱利凯天津大学

学位级别：硕士

全光时钟提取是未来全光网络中的关键技术,也是全光3R（Re-timing,Re-shaping,Re-amplifying）再生系统中的关键技术。光数据信号中零码的随机出现引起码型效应,导致提取出的时钟幅度起伏较大。本文提出的光混码器通过改变光数据脉冲幅... 详细信息

全光时钟提取是未来全光网络中的关键技术,也是全光3R（Re-timing,Re-shaping,Re-amplifying）再生系统中的关键技术。光数据信号中零码的随机出现引起码型效应,导致提取出的时钟幅度起伏较大。本文提出的光混码器通过改变光数据脉冲幅度的概率分布,减少零码及连零码,有效地解决了这一问题。光混码器已申报国家发明专利。注入锁模光纤环激光器可以应用于全光时钟提取。锁模光纤环激光器因其宽光谱的特性,也是一种理想的多波长且波长可调的光源。在锁模激光器的腔内,各个波长的光对增益介质的竞争导致起振纵模的不断跳变,表现为输出纵模波长的不稳定。本文提出了注入连续光实现波长稳定的理论。本论文主要包括了以下几项工作: 1.提出了通过几路光脉冲延时叠加改变光脉冲幅度概率分布,减少码型效应导致的时钟脉冲噪声的思想。对光混码器的工作原理进行了时域和频域的理论分析。基于F-P滤波器的梳状滤波模型,对光混码器改善全光时钟提取进行了数值模拟。进行了基于锁模光纤环激光器的全光时钟提取实验,验证了光混码器改善时钟提取的作用。包含了上述时钟提取系统的全光3R系统完成了10Gbit/s和40Gbit/s的全光3R再生实验。 2.提出了注入连续光稳定锁模光纤环激光器波长的理论。推导了注入连续光的条件下锁模光纤环激光器纵模线宽的计算公式。进行了注入连续光稳定锁模光纤环激光器波长的实验,观察分析了实现波长稳定的过程中,连续光和纵模间的相互作用。使用透过峰3dB带宽为40MHz的F-P滤波器对波长稳定后的锁模激光进行滤波,验证了纵模的稳定性。分析了注入连续光引起超模噪声的原理。研究了连续光波长,注入连续光功率阈值和超模噪声之间的相互关系。

关键词：光混码器全光时钟提取连续光波长稳定锁模光纤激光器

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LED光照模式对小白菜生长及品质的影响

LED光照模式对小白菜生长及品质的影响

作者：罗征宇安徽农业大学

学位级别：硕士

随着我国农业现代化发展,植物工厂的重要性越来越突出,人们对植物工厂的关注度也日益提高。植物工厂是农业生产的高级形式,而控制光照条件是极其重要的一环。LED灯作为一种可用寿命长、能源消耗低、光照亮度强、响应灵敏的光源,与传统... 详细信息

随着我国农业现代化发展,植物工厂的重要性越来越突出,人们对植物工厂的关注度也日益提高。植物工厂是农业生产的高级形式,而控制光照条件是极其重要的一环。LED灯作为一种可用寿命长、能源消耗低、光照亮度强、响应灵敏的光源,与传统光源相比在农业上的应用研究也逐渐更广泛。除此之外,LED灯光源可以智能控制光照时间光照强度以及根据农作物特性制定适宜的光质光谱。本试验选用“金美四季”小白菜作为供试材料,采用无土栽培方式,控制温度湿度以及二氧化碳浓度,确保水肥充足,筛选适宜的日累积光量以正常光周期作为对照,探究不同光照模式对其生长及品质的影响,综合耗能高效,选出一个最适宜的光照方案,为植物工厂小白菜生长的光照调控提供科学依据。完成的主要研究工作和成果总结如下:(1)设置不同的日累积光量DLI,共有4组A(8.64mol·m·d)、B(10.80mol·m·d)、C(12.96mol·m·d)、D(15.12mol·m·d)处理。不同DLI处理下小白菜幼苗的形态品质、光合指标及节能指标有明显差异。随着DLI的变化,小白菜在各项指标得分情况有所区别,在DLI达到12.96mol·m·d时综合得分最高。考虑节能效果综合C(12.96mol·m·d)为小白菜最佳的DLI,当大于这一值的时候模糊数学综合评价得分无明显提升。(2)在最佳DLI条件下,采用间歇光照处理小白菜幼苗,发现间歇光照模式下小白菜形态品质和光和指标多数高于正常光周期对照组CK,且不同频率的间歇光照之间亦会有所差异,这表明间歇光照能促进小白菜幼苗生长及品质,不同频率的间歇光促进作用有所区别。(3)间歇光照对比正常光周期连续光照更利于小白菜生长和品质提高,但并不能降低耗电量,LED光源使用寿命降低,综合能耗指标得出间歇光照可以提高电能转换率和光量子利用率,能源利用率更高,结合生长品质及节能效果选出一个最适宜的光照方案,综合认为,T3处理即小周期为1/8DLI+1/8暗期的光照方案最优。

关键词：小白菜日累积光量间歇光连续光品质

掺钛蓝宝石晶体的连续光和自锁模运转的实验研究

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中国激光 1996年第2期23卷 107-110页

作者：戴建明王清月张强邓佩珍天津大学精密仪器工程系中国科学院上海光机所

对上海光机所生产的国产掺钛蓝宝石晶体进行了大量的连续光运转和自锁模运转的实验研究，获得了与进口掺钛蓝宝石晶体相当的实验指标．并且结合实验结果．详细评估了国产掺钛蓝宝石晶体的质量．

关键词：掺钛蓝石晶体自锁模蓝石激光器连续光

1μm全光纤MOPA结构激光器输出特性研究

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应用光学 2023年第4期44卷 920-926页

作者：侯欣宜吴玲李保群李子雄杜垒王天枢长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院吉林长春130022

主振荡功率放大(main oscillation power amplification,MOPA)结构由于其光束质量良好和参数可调的优点,已成为高功率光纤激光器的主流设计之一。为了改善高功率掺镱光纤激光器(ytterbium-doped fiber laser,YDFL)的输出性能,提高系统的... 详细信息

主振荡功率放大(main oscillation power amplification,MOPA)结构由于其光束质量良好和参数可调的优点,已成为高功率光纤激光器的主流设计之一。为了改善高功率掺镱光纤激光器(ytterbium-doped fiber laser,YDFL)的输出性能,提高系统的光-光转换效率,文中报道了一台基于915 nm泵浦激光器和双包层掺镱光纤(ytterbium-doped fiber,YDF)的MOPA结构全光纤高功率激光器。该高功率光纤激光器由电调制激光二极管(laser diode,LD)泵浦的种子激光器和掺镱光纤放大器(ytterbium-doped fiber amplifier,YDFA)组成。连续光(continuous wave,CW)工作模式下,激光种子源经过YDFA后,实现了中心波长为1069.96 nm的激光输出,最大平均输出功率可达945.9 W,MOPA激光器整机的斜率效率高达74.12%,具有良好的稳健性。该研究方案对研制高功率MOPA光纤激光器具有参考意义。

关键词：光纤激光器掺镱光纤主振荡功率放大连续光

用于乳腺扩散光学层析成像的多通道光子计数系统的设计

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用于乳腺扩散光学层析成像的多通道光子计数系统的设计

作者：刘维天津大学

学位级别：硕士

乳腺癌是危害中老年妇女健康的最常见恶性肿瘤,最近二十多年来,我国乳腺癌的发病率和死亡率都表现出了持续的高速增长。因此,乳腺癌的早期诊断技术成为目前乳腺癌研究的一个重点。本文根据扩散光学层析成像(DOT)技术理论,采用连续光测... 详细信息

乳腺癌是危害中老年妇女健康的最常见恶性肿瘤,最近二十多年来,我国乳腺癌的发病率和死亡率都表现出了持续的高速增长。因此,乳腺癌的早期诊断技术成为目前乳腺癌研究的一个重点。本文根据扩散光学层析成像(DOT)技术理论,采用连续光测量模式(CW),基于光子计数原理,设计了一套用于乳腺动态扩散光学层析成像的多通道光子计数系统。本次设计的测量装置原机为八通道,采用可扩展PC接口。本文主要包括下列研究内容: 1.详细介绍了扩散光学层析成像系统的相关原理,包括组织光学特性参数、乳腺检测图像重建理论基础,DOT系统的三种测量模式,及常见微弱光检测技术。 2.根据使用范围,对本次测量装置各部分分析并提出解决方案。该装置包括双波长稳态光源,1:8光开关,锥形乳房压缩形式,光电探测器、放大器、带门限鉴别器、整形器,八通道计数系统和USB2.0。 3.对装置中八通道计数系统和USB2.0的自行完成硬件设计及软件编程。实现了门宽τ五十微秒变化到十几秒,门数M最大8192个,相应地,总测量时间跨度会在几毫秒至几十秒。系统预估:极限门宽τmin在37μs,τmax大概为4.5分钟,最大电子计数率大约在50MHz,脉宽最小分辨率在20ns左右,已经达到基本设计要求。本文取得阶段性成果: 经过实验验证,USB2.0与PC机通信已经成功建立;对批量传输方式测速在85.1Kbyte/s。

关键词：扩散光学层析成像连续光光子计数 USB2.0 乳腺癌

轧制Cu/Fe/Cu复合带材的连续光亮退火工艺

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金属热处理 2007年第9期32卷 39-40页

作者：王极重庆长江电工(集团)有限公司重庆401336

Cu/Fe/Cu复合板带材以其节省贵金属及降低成本,又具有铜导电、耐蚀、美观及高强度的特性,已经被广泛应用于防务、电子、机械、五金及装饰等行业.我公司生产的Cu/Fe/Cu复合板带层厚比约为1∶24∶1,其表层材料是H90黄铜,基层(内层)材料是... 详细信息

Cu/Fe/Cu复合板带材以其节省贵金属及降低成本,又具有铜导电、耐蚀、美观及高强度的特性,已经被广泛应用于防务、电子、机械、五金及装饰等行业.我公司生产的Cu/Fe/Cu复合板带层厚比约为1∶24∶1,其表层材料是H90黄铜,基层(内层)材料是优质低碳钢.带材规格为(0.2～3.0)mm×140 mm,板材规格为(0.5～3.0)mm×140 mm×(750～2000)mm.Cu/Fe/Cu复合带材是采用可控气氛热轧复合,后经冷轧、退火加工,再经横剪可制成板材.

关键词：复合带材退火工艺连续光轧制表层材料热轧复合可控气氛板带材

高功率双包层铒镱共掺光放大器的理论和仿真研究

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高功率双包层铒镱共掺光放大器的理论和仿真研究

作者：丛珊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

大功率分配系统中,要求光纤放大器具有更高的饱和输出功率。铒镱共掺双包层光纤放大器采用包层抽运技术,将多模大功率抽运光耦合到双包层光纤的内包层中,提高了抽运光的吸收效率。镱离子的掺杂解决了传统EDFA中铒离子浓度过高时产生的... 详细信息

大功率分配系统中,要求光纤放大器具有更高的饱和输出功率。铒镱共掺双包层光纤放大器采用包层抽运技术,将多模大功率抽运光耦合到双包层光纤的内包层中,提高了抽运光的吸收效率。镱离子的掺杂解决了传统EDFA中铒离子浓度过高时产生的浓度淬灭问题,有效的提高了抽运光吸收效率,使1550nm波段高功率光纤放大器的首选方案,成为了国内外该领域研究的热点。本文重点对铒镱共掺双包层光放大器和光纤受激布里渊散射进行了仿真研究,建立了铒镱共掺双包层光放大器的理论模型,具体工作内容如下:阐述了光放大器国内外的发展概况。系统的研究了连续光和脉冲光在铒镱共掺光放大器中的放大以及单模光纤的受激布里渊散射。在连续光情况下,采用了牛顿迭代法求解粒子速率方程组,采用前向抽运方式,对静态信号光、抽运光、斯托克斯光以及ASE光的传输方程运用四阶龙格库塔迭代法进行了数值求解。研究了不同的抽运光功率和信号光波长,对应不同的最优化光纤长度,达到最佳增益;不同的信号光功率,对应不同的优化光纤长度,达到最佳增益而不超过噪声系数的设定值;不同的泵浦光功率,对应不同的优化光纤长度,达到最佳增益而不超过噪声系数的设定值;信号光功率和噪声功率的关系;泵浦光功率与噪声增益谱的关系;斯托克斯光沿着光纤的分布。在脉冲光情况下,采用有限差分法对粒子速率方程组、信号光、抽运光、斯托克斯光以及ASE光的传输方程进行求解。研究了一定重复频率的输入矩形脉冲序列的放大,矩形脉冲、高斯脉冲的放大特性分析。研究了单模光纤中,高斯脉冲的受激布里渊散射,必须选择合适的光纤长度避免发生受激布里渊散射。

关键词：铒镱共掺光纤放大器双包层布里渊散射脉冲光连续光