一、Variation of Lasing Wavelength of Fiber Grating Semiconductor Laser with Temperature for Different External Cavity Lengths（论文文献综述）
赵士元[1]（2021）在《基于宽带瑞利光谱探测的光纤应变测量关键技术研究》文中指出应变测量是结构健康监测、实验力学以及精密测量领域重要的研究内容之一,结构本身力学特性的差异以及复杂的载荷分布使得结构的应变场存在应变变化范围大、空间分布不均匀的特点,这些特征对应变测量方法的测量量程、空间分辨力以及测量精度等指标提出了更高的要求。光纤类应变传感器通过将光纤粘贴在被测结构表面可以实现对结构应变场的测量,其中,基于光频域反射原理的分布式光纤应变测量方法在空间分辨力上具有远高于其他光纤类传感器的优势,近年来受到学者的关注。然而该方法中还存在如测量模型不完善、探测方法存在局限性以及空间测量特性不一致等问题,这些问题严重制约了测量系统测量量程等性能的提高。针对现有基于光频域反射原理的分布式应变测量方法中存在的问题和不足,本文开展了基于宽带瑞利散射光谱探测的分布式光纤应变测量方法的理论研究与实验验证,本文主要内容如下:针对现有测量中缺少完整测量模型导致应变测量量程的提升缺乏理论指导的问题,建立了一种基于瑞利散射光谱相位分析的分布式光纤应变测量理论模型。定量描述了光频域反射系统中各参量与瑞利散射光谱不同相位分量间的数学关系,建立了入射信号光波段和瑞利探测光谱与应变间的映射模型,确定了光频域反射系统中两类应变检测方式,通过对空间相邻采样点间相位差施加约束确定了应变测量量程与光谱探测带宽间的线性对应关系。该模型完善了现有基于光频域反射原理的分布式测量理论,为实现0.01ε级应变测量量程的分布式光纤应变测量提供了理论基础。针对现有信号光调制技术调谐范围低导致光纤瑞利散射光谱探测带宽受限的问题,提出了一种基于多波段光谱精准拼接的光纤瑞利散射光谱探测带宽拓展方法。证明了特征光纤局部瑞利散射光谱特征对光频判定作用的唯一性,通过选取特征光纤并提取其局部瑞利光谱,并根据光频判定作用确定测量光纤相邻波段瑞利光谱的拼接位置,实现了光纤瑞利散射光谱的高精度拼接。该方法无需借助任何外部波长标定设备即可完成相邻波段拼接位置的高精度获取,有效拓展了光纤瑞利散射光谱的探测带宽。利用分布反馈式激光器阵列构建了多波段扫频干涉测量系统,实验结果表明通过该方法可以实现35.013 nm的宽带瑞利散射光谱探测,波段之间拼接误差小于2 pm。针对现有应变解算方法存在的测量特性在空间上的一致性难以保证的问题,分析了传统应变解算方法的局限性,提出了一种基于瑞利散射光谱相关性评价函数最优解计算的分布式光纤应变解算方法。该方法构造了一个具有单峰的瑞利散射光谱相关性评价函数,将应变解算问题转化为计算瑞利光谱相关性评价函数最大值在探测带宽约束内对应的最优解,主导空间测量特性差异的光纤空间错位在最大值处被消除,保证了空间测量特性的一致性。在上述研究基础上,搭建了基于多波段扫频干涉的分布式光纤应变测量系统,通过标准光纤拉伸装置对测量系统的测量性能进行实验验证。实验结果表明,在7 m测量长度内应变的空间分辨力为8 mm,测量量程为0.01ε,扩展不确定度优于15με。对集中受力下的复合材料板以及变形下的柔性板上布设的光纤进行了分布式应变测量,结果证明了所提出的分布式光纤应变测量方法在非均匀应变场测量上的可行性。
张新[2]（2021）在《基于氟化物光纤的中红外脉冲激光器及其泵浦技术研究》文中认为光纤激光器以其优质的光束质量、良好的散热、易于小型化集成等优点,在激光加工、医疗和国防等各个领域都具有非常重要的应用前景。特别是波长位于3-5μm大气透射窗口的中红外光纤激光,更是受到红外对抗、气体探测和生物医疗等领域的广泛关注。然而,传统制作光纤采用的是石英材料,这种材料普遍具有较大的声子能量,因此在波长大于2.2μm时传输损耗较大。而氟化物材料具有较低的声子能量,是实现中红外光纤激光器常用的光纤材料。近年来,随着氟化物光纤拉制工艺和器件制作水平不断提升,中红外光纤激光器得到了快速发展,但是仍然存在诸多问题亟需解决和探索。本文以调Q和锁模等调制手段,围绕中红外氟化物光纤脉冲激光器及其泵浦技术开展相关理论和实验研究。首先,介绍中红外光纤激光器的应用前景,总结实现中红外波段激光技术方案,重点说明中红外光纤激光器优点。归纳了近年来3μm波段Er3+掺杂氟化物光纤激光器、3.5μm波段Er3+掺杂氟化物光纤器以及3.9μm波段Ho3+掺杂氟化物光纤激光器的研究进展,凝练出未来的发展方向。然后,依据激光速率方程,理论上分析2.8μm氟化物光纤激光器泵浦功率、光纤长度以及激光阈值之间的关系。在此基础上开展了级联泵浦3.5μm氟化物光纤激光输出特性理论研究。根据热传输方程,建立氟化物光纤中温度分布模型,分析了吸收系数、环境温度以及热导率对光纤中温度分布的影响。依据其潮解方程,分析了活化能,环境湿度,环境温度以及泵浦光功率对其潮解速率的影响。为氟化物光纤激光器设计奠定理论基础。其次,针对级联泵浦Er:Zr F4光纤激光中2μm泵浦光源的需求,开展相关研究。首先开展Ga Sb基半导体激光器的研究,在外腔反馈长度为45cm时,实现自脉冲输出,脉冲重复频率为153MHz。采用离轴反馈的方法将其光束质量由25.5改善到12.7,亮度也得到提升。但是仍然无法满足纤芯泵浦Er:Zr F4光纤的要求。为此我们开展Tm掺杂光纤激光器（TDFL）的相关研究,基于FBG的全光纤结构,最终实现最大功率为6W,中心波长为1980nm连续激光输出。并且开展了锁模TDFL的相关实验研究,通过优化谐振腔结构,最终实现重复频率为20MHz,脉冲宽度为1.7ps,平均功率为509m W的锁模脉冲输出。接着,开展976nm泵浦Er:Zr F4光纤而实现2.8μm激光的相关实验研究。在实现2.3W连续激光运行基础上,优化泵浦功率可以实现40MHz自锁模脉冲输出,并且通过改变外腔反馈距离可以实现脉冲重复频率的调控。同时,我们还开展基于SESAM调Q 2.8μm Er:Zr F4脉冲激光实验研究。最终实现了脉冲宽度为2μs,光谱的中心波长为2784nm,脉冲重复频率为68k Hz的激光输出。再者,在前面工作的基础上,开展级联泵浦Er掺杂氟化物光纤而实现3.6μm激光输出实验研究。基于ZEMAX软件构建单模光纤耦合系统,分析了耦合光纤位置偏差和角度偏差对系统耦合效率的影响。搭建1980nm泵浦吸收测试系统,通过重复优化耦合系统,实现80%的耦合效率。在此基础上,搭建级联泵浦3.5μm氟化物光纤激光系统,并且成功实现激光激射,激光输出的中心波长为3.647μm,通过优化两个泵浦光的功率,最终可实现最高输出功率为110m W。最后,针对888nm泵浦Ho:In F3光纤实现3.9μm激光存在阈值高而难以激射这一问题开展研究。搭建了888nm泵浦Ho:In F3光纤荧光测试系统。当泵浦光达到4.4W时,测到了微弱的3.9μm荧光。同时还测到了660nm和493nm的荧光,说明系统中存在激发态吸收过程。根据荧光测试结果和理论计算,分析了3.9μm激光阈值高的原因,并提出采用多波段作用的腔反馈镜和双波长泵浦两种方案,以实现降低3.9μm激光阈值的效果。
陈恺[3]（2021）在《基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究》文中研究表明随着航空航天技术的发展及现代光学系统性能的不断突破,对光学材料双折射的实时在线测量成为新的研究热点。光纤中具有丰富的双折射变化,其双折射测量对提高光纤系统的整体性能至关重要。激光频率分裂双折射测量技术可对多种双折射以及其他外部参数进行测量。传统的激光频率分裂双折射测量技术多基于氦氖激光器,对待测对象透射率有极高要求,限制了可测的样品范围;且难于与光纤等波导系统进行耦合。本论文针对基于光纤激光频率分裂的双折射测量开展工作:对多纵模光纤激光频率分裂机理进行了理论分析及仿真研究;对激光器中不同双折射类型进行了测量;设计构建了不同的系统,对其应用进行了进一步拓展。主要研究内容如下:1、研究了多纵模光纤激光器的频率分裂机理。通过对多纵模激光器纵模正交方向分裂的模式特征进行研究,得到了多纵模频率分裂的频差与相位差关系。结合双折射琼斯矩阵与激光自洽方程,推导了光纤腔双折射叠加模型,消除了无法对轴而产生的非线性误差。研究了多纵模激光器拍频展宽机理。通过模牵引理论,分析了腔内增益曲线对纵模频偏的影响,从而得到了频率分裂产生的拍频在均匀增宽的光纤激光腔中的展宽量,对多纵模激光器中的频率分裂现象用于多种测量产生的系统误差进行了估计。研究了高掺铒浓度的有源光纤中离子对淬灭现象,分析了由离子对淬灭引起的增益不稳定现象。通过仿真分别对不同淬灭浓度与不同淬灭位置的离子对淬灭现象对拍频产生的影响进行仿真,进而解释了丰富的拍频信号频域演化现象。2、实验研究了光纤激光频率分裂法测量插入器件双折射。设计并构建了一种基于1556 nm光纤激光器频率分裂效应的插入双折射及应力测量系统。研究了半外腔频率分裂光纤激光器的输出特征,分别在空腔和腔内加载应力的情况下对谐振腔内偏振模式拍频信号进行测量。实验结果表明在普通单模线型谐振腔中,存在固有应力双折射。该系统在测量时的灵敏度为22060 Pa/nm,线性度为99.44%。利用相同腔型结构的系统,对波片的厚度与其折射率进行了测量。通过拟合获得了待测波片样品的厚度与折射率,得到本征折射率测量误差为10-5。3、对抛磨光纤腔外调制等效双折射测量进行了研究。通过应力平衡模型分析了非对称光纤本征双折射的产生机理。从理论上分析了外界折射率对腔内双折射的非线性调制规律,并结合有限元分析对外调制等效双折射进行了仿真。设计并搭建了抛磨光纤腔外调制等效双折射与外部折射率测量系统。利用抛磨光纤外调制双折射的叠加模型对外调制等效双折射进行了测量。通过实验研究,对该系统的双折射-外部折射率关系进行了标定,对外部折射率测量精度达到8.43×10-5。实验测得了葡萄糖质量分数-折射率曲线及热光系数变化趋势。4、对全光纤扭转腔圆双折射测量进行了研究。对光纤激光器中的圆双折射的产生机理进行了分析。通过光纤微扰理论结合光纤波导耦合模理论,推导了针对弱导光纤在扭转时的模式耦合系数。基于直观求解法结合激光器自洽原理推导了激光器扭转状态下的琼斯矩阵,得到腔内固有线性双折射与圆双折射分离模型。设计并搭建了一套1551 nm波段的全光纤扭转腔圆双折射测量系统。对激光器输出特征进行了研究,并得到了随着扭转角度变化腔内圆双折射的变化曲线。提出了一种扭转-拉伸双参量同步测量方法。研究结果表明扭转与拉伸可通过该系统的拍频与光谱测量解耦。
刘力源[4]（2020）在《稳频激光控制器的设计与实现》文中研究指明随着光通信和电子信息技术的快速发展,半导体激光器作为其中的主要光源,科学研究以及工业生产等领域对于其工作特性的要求也逐渐提高。针对输入电流以及器件温度的微小变化会对半导体激光器的输出频率产生影响的问题,论文提出了一种稳频激光控制器的设计方案。为精准控制其输出频率,基于半导体激光器稳频的理论基础,本课题的主要研究工作在于,结合嵌入式芯片对激光器的电流和温度参数进行主动的补偿控制,采用光纤光栅反馈的方法得到频率对应的反射光强度信息,并实现对光纤光栅温度快速长期的稳定控制,论文着重阐述了微控制器软件部分的设计。创新点在于系统是基于嵌入式平台设计的,配置了高灵活性的实时多任务操作系统（RTOS）,对外提供了可以设定起始工作位置和稳频精度的接口,更易对系统进行定制或扩展操作来满足实际应用。系统主要由激光器控制和光栅温度控制两个闭环过程组成,采用RTOS进行多线程控制,实现各线程模块的协同合作。论文分析了激光器参数控制原理,采用I2C和SPI方式与外围电路通信调整参数,ADC模块采集得到光强和温度信息并转换为数字量进行运算处理。为实现光栅温度控制功能,采用比较器和计数器模块配合负温度系数热敏电阻传感温度,计数器模块实现脉冲宽度调制（PWM）对半导体制冷片进行控制,结合PID算法优化其控制效果,达到稳定光栅光谱的目的。实现了自动确定最佳工作点和自动跟踪,以适应各种工作环境。论文最后根据布拉格光栅（FBG）的谐振波长随温度变化的原理,提出了一种基于分布式反馈（DFB）激光器的温度传感新方式,即采用DFB激光器作为无源器件实现温度传感。分析传感原理并搭建了平台进行实验,测量数据后对其重复性、线性度以及灵敏度进行分析,并与其他温度传感方式进行比较。研究表明,该方式具有体积小、成本低、消除了交叉灵敏度等优点,且灵敏度有所提高。
李雨佳[5]（2020）在《基于可控光纤光栅的超窄线宽激光器调谐技术研究》文中研究指明波长可调谐激光器广泛应用于激光雷达、微波光子学、相干光通信、光谱学、精密测量等工业领域。波长可调、光谱相干性高的光源具有良好的系统移植性,且有利于提升通信、测量等系统的信噪比及精度。在激光线宽窄化的同时,实现波长精密、快速、大范围、线性调谐是推动相干光通信、精密测量等领域进步的关键技术之一。窄线宽激光器的调谐主要依赖于腔内的波长选择元件,机械、应力、温控以及电控等方式是目前主流的波长调谐手段。由于受限于调谐器件和装置的控制特性,其调谐速度、精度、范围、线性度等性能在工业应用层面仍面临挑战。鉴于此,本文以光纤为载体,着力研究激光线宽窄化技术的同时,探索与光纤激光系统兼容的波长可调器件,基于调谐器件系统研究可调超窄线宽激光器的关键技术。本文的研究内容如下:（1）深入总结可调谐激光器的研究现状,确立从可调器件到可调窄线宽激光器的研究路线。研究了基于石墨烯光控以及基于偏振转换声控的调谐机制。分析基于布里渊激光的窄带增益、饱和吸收自建光栅的滤波特性以及瑞利散射激光线宽压缩的波长无关性。光栅可控机制及激光线宽压缩原理为可控光栅制备和窄线宽激光的波长调谐提供了理论支撑。（2）研制了两种用于激光调谐的可控光纤光栅。基于石墨烯制备精密光控光纤光栅,实验表明该器件具有波长线性调谐性能,光控响应时间达到10ms、调谐精度达到百MHz量级。基于石墨烯灵敏、快速的热传导性能,提升了传统精密温控的调谐速度。为实现更大范围的快速调谐,提出基于偏振转换的带通声光光纤光栅,该器件具有声光频移抑制特性,实验证明在～35nm波长范围内其调谐线性拟合R2达到0.99421,响应时间达百μs量级。两种可控光纤光栅为激光器的精密、快速、大范围、线性可调提供了器件基础。（3）首次从瞬态光谱的角度揭示了可控光栅的调谐动力学特性。基于耗散孤子—色散傅里叶变换光谱测量系统,表征了声光光栅在快速调谐中的瞬态光谱演化规律,其调谐速度在～4nm调谐范围内可达到13000nm/s。该研究证实了声光光栅在快速、线性调谐过程中具有光谱带宽保持性能,为可调激光系统的搭建及优化提供了指导。（4）提出并搭建了光控精密可调超窄线宽布里渊光纤激光器。通过布里渊窄带增益抑制边模,得到线宽～750Hz的单纵模激光。利用光控光纤光栅,激光器在3.67nm的调谐范围实现了灵敏度为13.2pm/m W,线性拟合R2为0.99897的精密波长调谐,在调谐步长（28pm）接近光谱仪分辨极限下保持良好的线性特性。（5）提出并搭建了基于瑞利散射的光控精密可调超窄线宽光纤激光器。在单纵模运转的基础上,将激光器的线宽进一步压缩至～200Hz。实现精密光控调谐的同时,探讨了瑞利散射在不同激光波长处的线宽压缩特性。（6）提出并搭建了声控大范围、快速可调超窄线宽光纤激光器。通过声光光纤光栅的偏振转换有效抑制声光频移。激光频率、相对强度噪声背底低至10Hz2/Hz、-135d Bc/Hz。激光器实现了遍历增益平坦区的大范围调谐,线性拟合R2达到0.99781,且不同调谐通道下保持～2k Hz的超窄线宽输出。受限于动态调谐过程中的激光弛豫振荡,其调谐响应时间为800μs。基于声光调谐动力学特性,进一步提出了利用半导体增益优化调谐性能的方案,将调谐范围扩展至36nm（主要受限于腔内器件的工作带宽）,响应时间缩短至～200μs,并有效抑制了在激光调谐过程中的弛豫振荡巨脉冲。本文从可调光纤器件到可调激光系统,深入地研究其静/动态调谐响应特性。提出光控精密可调超窄线宽激光器,利用瑞利散射对激光线宽实现深度压缩的同时,提升了激光波长的调谐响应速度。光控调谐对激光器的远程、非接触式控制有极为重要的意义。提出声控大范围可调超窄线宽激光器,为同时实现激光线宽窄化、快速、高线性度调谐以及波长的大范围扩展提供一种方法。
罗民[6]（2020）在《基于SOA的连续波单波长与多波长环形腔光纤激光器》文中提出光纤激光器具有理想的光束质量、超高的转换效率、高稳定性以及体积小等诸多突出优点,在光通信系统、光纤传感器网络、光谱学和光信息处理等方面均得到了广泛应用。近年来,半导体光放大器（SOA）以其体积小、重量轻、功耗低、易于与其它光学元件集成等优点而备受关注,基于SOA的光纤激光器的研究也逐渐成为了各课题组研究的热点。本文对基于半导体光放大器（SOA）的连续波单波长与多波长环形腔光纤激光器以及SESAM对起振模式数的压缩效应进行了研究。主要研究内容如下:1、研究了不同注入电流情形下,InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器的自发辐射特性。在一定注入电流和工作温度时,InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器的自发辐射线型函数可用高斯函数描述。当注入电流逐渐增加时,InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器自发辐射峰值功率逐渐达到饱和,这是由于增益饱和引起的。同时,自发辐射中心波长随着注入电流的增加而向短波方向移动,当注入电流从50 mA增加到350 mA时,中心波长从1568.6 nm移动到1540.75 nm,带宽从49.2 nm增加到82.5 nm,这是由于InP/InGaAsP多量子阱半导体激光物质随着激励增强自发辐射效应增强及其温度特性的缘故。2、提出半导体可饱和吸收镜（SESAM）对InP/InGaAsP多量子阱半导体自发辐射的压缩。当半导体光放大器的注入电流为100 mA、150 mA、200 mA、250 mA以及300 mA时,压缩带宽分别为1.22 nm、3.2 nm、4.85 nm、5.97 nm以及6.9 nm。在InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器作为增益介质的激光器系统中,SESAM的压缩效应可能会减少该系统的起振模式数。3、提出并实验研究一种基于InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器的光纤环形腔激光器,该激光器利用InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器作为增益介质,并以光纤Bragg光栅作为波长选择器。研究结果表明,当半导体光放大器的注入电流为100 mA时,光纤Bragg光栅工作为23℃时,获得中心波长为1549.66 nm,平均输出功率约为-5 d Bm,信噪比大于45 d B的稳定激光输出。所得激光器的阈值电流为78 mA,电-光斜效率为1.1%。当光纤Bragg光栅温度从8℃增加到28℃时,激光器的输出激光中心波长从1549.27 nm增加到1549.59 nm,漂移仅为0.32nm,说明该激光器有良好的温度稳定性。4、提出并实验研究一种新型的基于InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器的双波长连续波环形腔光纤激光器结构。该结构利用InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器作为增益介质以及两个控制温度的次联的相同光纤Bragg光栅（FBG1和FBG2）作为波长选择器。当半导体光放大器的注入电流为120 mA,FBG1和FBG2工作在5℃和25℃时,观察到波长为1549.56 nm和1549.18 nm的双波长起振,信噪比均大于45 dB。通过调节FBG1的温度可实现双波长调谐,可调谐范围为0.6nm。并用Optisystem软件仿真微波信号的产生,得到频率为22.5 GHz～74.9 GHz范围内的可调微波信号,其温度变化系数约为2.10 GHz/℃。最后,利用两个温度系数分别为0.106 nm/℃和0.108 nm/℃的两个外腔注入激光器得到可调谐环形腔激光器,当两种注入DFB激光器的工作温差从5℃到25℃变化时,波长间距可在0.68～2.95 nm之间进行调谐。5、实验研究了SESAM对基于半导体光放大器连续波多波长环形腔光纤激光器的影响。在无SESAM的情况下,当注入电流小于115 mA时,获得了1573.81 nm和1578.09 nm的双波长激光输出,边模抑制比为30 d B。当注入电流增加到115 mA时,1582.37 nm处的第三模式开始起振,在1573.81 nm、1578.09 nm和1582.37 nm处获得稳定的三波长激光输出。在有SESAM的情况下,由于SESAM压缩振荡模数,在1560.91 nm和1564.12 nm处实现了稳定的双波长激光。
王延[7]（2020）在《Littrow结构近红外外腔半导体激光器的研究》文中提出激光器在原子物理、高分辨率光谱、相干光通讯、激光雷达等领域都有很重要的应用,这些领域均要求激光器输出光可以调谐到某一个或者多个特定波长,因此,具有优良输出特性的可调谐半导体激光器已成为不可或缺的光学器件。单片集成激光器如分布式反馈（DFB）激光器、分布式布拉格反射（DBR）激光器、垂直腔表面发射激光器（VCSEL）等都是通过温度或者电流来实现波长的可调谐,调谐范围仅有几纳米,并且不能实现连续调谐。可调谐外腔半导体激光器（ECDL）避免了上述问题,通过调谐外腔中的光学元件实现可调谐,最大连续可调谐范围可达到几十纳米,同时实现窄线宽输出。外腔半导体激光器具有结构简单、可调谐范围大、光电转换效率高、高边模抑制比（SMSR）等优点。本文制备了不同输出波段的Littrow结构的外腔半导体激光器,通过设计特殊结构的增益芯片及调谐光学元件,优化激光器的输出特性,为可调谐外腔半导体激光器更广泛的应用提供了理论基础及实验证据。具体的研究内容及实验结果如下:（1）、外延生长InGaAs/GaAs双尺寸量子点,波导结构采用渐变折射率分离限制异质结构;并制备了量子点外腔半导体激光器。该激光器可实现第一激发态激发,由于高能态具有更高的简并度,可容纳更多的电子,因此具有高输出功率。当注入电流为500 mA时,最大输出功率可达到120 mW,激光器的可调谐范围为28.9 nm（970.1999 nm）,输出波长为988.3 nm时光谱线宽可低至0.2 nm,边模抑制比为35 dB。量子点外腔半导体激光器在调谐波长为982.6 nm时阈值电流最低,最低阈值电流为2.75 kA/cm2。衍射光栅位置不变,逐渐增加电流,量子点外腔半导体激光器具有很好的波长稳定性。其中,调谐波长为995 nm时,波长的变化率约为0.7 nm/A。（2）、研究了1550 nm Littrow结构外腔半导体激光器输出特性的影响因素。首先以光束为轴旋转光栅,使光束偏振方向从垂直光栅刻线方向（强反馈）变成与光栅刻线方向成一定的角度（弱反馈）,光栅的旋转使一阶衍射效率降低,进而降低了反馈光强度,从实验中观察到:在强反馈条件下,输出光光谱具有明显的残余反馈,导致在低电流条件下输出光的边模抑制比较低,最高边模抑制比仅为47 dB;而通过偏振失配实现的弱反馈模式,可以有效的消除残余反馈现象,边模抑制比可高达54 dB。两种输出模式均可实现单纵模、宽范围可调谐。300 mA时,弱反馈模式最大调谐范围为130.9 nm,最低阈值电流为84 mA,由于光反馈强度较弱,最大输出功率为5.5 mW;强反馈模式的最大调谐范围为161.2 nm,最低阈值电流为50 mA,最大输出功率可达到49.9 mW。弱反馈模式半导体激光器光谱纯净、单模输出且具有宽可调谐的特性,可应用于有相关要求的领域。其次,研究了光栅常数变化对外腔半导体激光器性能的影响。当光栅刻线密度从600 lines/mm增加到1200 lines/mm时,激光器的边模抑制比从47 dB增加到65 dB,可调谐范围从161.2 nm增加到209.9 nm,两种激光器的线宽分别为0.07 nm及0.05 nm。实验证明,适当提高光栅刻线密度可提高外腔半导体激光器的边模抑制比及可调谐范围。由于光栅刻线密度越大,角色散越大,提高了光栅分辨率,外腔半导体激光器具有更高的边模抑制比及更宽的可调谐范围。
周开军[8]（2019）在《窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究》文中提出窄线宽单频光纤激光器因其结构紧凑、频率噪声低、易于选择制作波长等优势,在原子光谱探测、干涉传感测量以及高功率激光相干合成等领域有重要应用。而光纤激光器噪声直接影响应用系统的性能指标,尤其是其频率噪声在相干探测应用中决定了其系统的探测灵敏度与探测距离。本论文围绕窄线宽单频光纤激光器的频率噪声及其应用展开研究。首先开展了宽频带激光频率噪声测量研究工作,然后通过实验建立的宽频带激光频率噪声测量系统对磷酸盐分布布拉格反射（DBR）光纤激光器频率噪声特性进行研究,随后在低频段和弛豫振荡峰频段对其频率噪声的抑制技术开展研究,最后在相干探测系统中研究激光器频率噪声的影响,取得的主要研究成果如下:1)提出了基于LiNbO3高速相位调制器的非平衡干涉仪测量激光器频率噪声谱的方法,与商用频率噪声测试系统相比（Optiphase OPD-4000）,将测量带宽提升了2个数量级,为弛豫振荡峰频率噪声分析提供了有效测量手段。理论分析了调制频率、探测器带宽和采样率对频率噪声测量带宽的影响,建立了一套宽频带频率噪声测试系统,将测量带宽从25 kHz提升到2.5 MHz,且实现了频率噪声测量本底达到:33.9 Hz2/Hz@10 Hz,1.4 Hz2/Hz@1 kHz,0.3 Hz2/Hz@10 kHz,0.2 Hz2/Hz@1 MHz。2)提出了一种提高宽频带频率噪声测量准确性的方法:先基于半导体光放大器（SOA）饱和效应抑制强度噪声,以减小其与频率噪声的耦合效应,实现宽频带激光频率噪声的高精度测量。在实验中将光纤激光器弛豫振荡峰处相对强度噪声抑制至-155dB/Hz后,实现了弛豫振荡峰处频率噪声测量从强度噪声抑制前64 Hz2/Hz提升到抑制后31 Hz2/Hz,精度提升一倍。3)首次提出了一种基于自注入锁定的激光器线宽kHz量级精确调控技术。通过自注入锁定主动控制注入到单频光纤激光腔中高斯白噪声的带宽和强度,实现了激光器线宽从2.5 kHz压窄至0.8 kHz和展宽至353 kHz的有效控制。并定义了线宽抑制比（LCR）,揭示了注入高斯白噪声的截止频率和幅度对线宽控制的影响规律:在相同的噪声带宽下,LCR随注入噪声幅度线性增加;在相同的高斯白噪声幅度下,LCR随高斯白噪声带宽增加,变化逐渐趋于平缓,存在饱和效应。4)提出了自注入锁定抑制频率噪声以提高激光相干多普勒测速系统的信噪比方法,解决了弛豫振荡噪声引起的测速信号无法提取的问题。实验验证了该方法可实现在长距离（10 km）弱信号探测中对抑制前淹没在弛豫振荡噪声中的速度信号的有效提取,弛豫振荡峰处信噪比提升了29 dB。将整体测速信噪比从抑制前的11 dB提高至抑制后的15 dB,提升了4 dB。
张玲娟[9]（2019）在《利用激光主动锁模实现光纤传感的实验研究》文中研究表明随着光纤通信技术的不断完善,各类新型光纤器件的研制引起了研究人员的关注。基于光纤设备的光纤传感网络正在蓬勃发展,光纤激光器和光纤传感器在光纤传感网络中发挥着关键作用,且已经广泛应用于光纤通信领域。在光纤激光器的研发中,首先是以半导体激光器的研究为原型,将光纤技术融合于半导体激光器中,结合外腔的半导体激光器及光纤光栅传感的特性,使得光纤激光器研究变得更加有意义。当前由于多数研究者为追求更窄线宽的激光输出,提出锁模技术。在当前的研究背景下,联系锁模技术的光纤激光器,同时运用光纤光栅作为传感元件,在锁模技术中实现光纤光栅的传感将变得非常有意义。利用锁模技术实现的光纤激光器不但能够为光纤通信系统提供兼容的超窄的脉冲光源,也能够为光纤类的系统奠定某些应用的基础。在锁模技术研究的基础上,光纤激光器的波长可调谐逐渐发展成为一种新型的光纤激光器研究开发的重要领域,广泛应用于波分复用（WDM）光纤通信中系统。可调谐光纤激光器由于其发射波长能够在一定的光谱范围内进行系统调谐而具有很大的吸引力。波长可调谐光源的使用有利于多类学科领域的应用,像在远程通信、材料处理、显微镜、医学和成像等。对于波长可调谐光纤激光器能够有效地降低通信系统成本,加大通信容量,同时可以使得通信系统被制作的更为紧凑。由于光纤类的传输媒质,信号在纤芯内以全反射方式传输,传送速度快,且信息传输的容量较大、损耗比较低、系统的结构质量较轻以及有着很好的抗干扰能力等显着的优势,在信息的传输中保证了高效的速率和性能的可靠性。本文提出了一种利用激光主动锁模实现光纤传感的实验装置,它结合了法布里-珀罗激光器（F-P LD）与光纤光栅,形成复合腔的结构,光纤光栅具有滤波的特性。以信号发生器直接作用在法布里-珀罗激光器上来调节腔内的频率,在大色散腔内完成主动锁模光纤激光器的光纤传感系统。这类的光纤材质的光纤传感器不同于传统的传感器,具有结构紧凑、抗电磁干扰、成本低、敏感度高、耐腐蚀等的优势,且利用激光拍频检测简化解调系统,增加传感的节点。在实现传感之前,利用主动锁模机制完成对法布里-珀罗激光器范围内的多个波长的输出,实现光纤激光器的可调谐性。相对于其他类的传感网络系统,它可以自身提供多个波长的激光光源,同时以光纤光栅（FBG）作为传感器进行传感及解调,即当外界应变作用在FBG上时,FBG的中心波长会发生偏移,在存在色散的腔内,不同波长的激光会有不同的时延。本次论文对于传感信号的解调使用激光拍频技术,将传感的信号转化为频率信号,也就是将波长的变化转换为频率的改变,频率信号能够通过频谱分析仪直接采集出来,转化得到对应的传感信号的变化量。在此光纤传感系统中,减少了光源的使用,降低了直接对光信号处理的困难。在一定程度上降低了该系统的成本,对系统的结构进行简化,避免了电路传感器本身的噪声干扰,同时可以实现光纤激光器的快速可调谐性,完成光纤激光器系统中的传感测量,具有良好的发展趋势。
江璐芸[10]（2016）在《光纤光栅外腔半导体激光器制备及性能改善》文中认为随着信息技术的发展,光纤通信系统已经得到广泛应用,高速相干光通信系统将是下一步目标。光纤光栅外腔半导体激光器由于其输出激光的线宽窄、波长可调谐、频率稳定性好等诸多优点,使其成为高速相干光通信系统的理想光源,此外,还在光谱分析、相干检测、医学诊断等多个领域有广阔的应用前景。本文主要研究对象为光纤光栅外腔半导体激光器,首先对半导体激光器的背景及发展进行介绍。然后对外腔激光器的两大主要部分——半导体激光器和光纤光栅的工作原理、性能参数及制备方法进行全面的介绍和分析。再利用外腔激光器的速率方程、等效腔光反馈理论进行推导研究,得到外腔等效反射率,对外腔激光器的线宽及噪声特性进行分析。最后,通过半导体激光器芯片的设计制备,光纤光栅的设计选择,最终得到蝶形封装的外腔激光器,在25-250mA的驱动电流下,可以得到稳定的单模激光输出,输出功率可达l0mW,边模抑制比大于40dB,线宽小于l00kHz。设计搭建可调节外加光反馈系统,给激光器加上不同强度的外部反馈光,利用延时自外差系统观测其线宽变化。由测试结果可以发现,外部反馈光控制在一定阈值内,可以在不影响激光器相对强度噪声的前提下,有效压窄激光器的线宽。针对温度对光纤光栅外腔半导体激光器输出波长的影响,对不同工作温度下的激光器也进行了外加光反馈实验,同样有明显的线宽压窄。故此系统可以作为改善已封装外腔激光器的线宽特性的一个有效手段。
二、Variation of Lasing Wavelength of Fiber Grating Semiconductor Laser with Temperature for Different External Cavity Lengths（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、Variation of Lasing Wavelength of Fiber Grating Semiconductor Laser with Temperature for Different External Cavity Lengths（论文提纲范文）
（1）基于宽带瑞利光谱探测的光纤应变测量关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 应变测量技术研究现状 |
| 1.2.1 应变片电测法 |
| 1.2.2 数字图像相关方法 |
| 1.2.3 光纤应变测量 |
| 1.3 光纤应变测量技术研究现状 |
| 1.3.1 准分布式光纤应变测量技术 |
| 1.3.2 分布式光纤应变测量技术 |
| 1.4 基于OFDR原理的分布式光纤应变测量技术研究现状 |
| 1.4.1 OFDR应变测量方法概述 |
| 1.4.2 激光波长调制技术 |
| 1.4.3 分布式应变解算方法 |
| 1.5 本领域存在的科学问题和关键技术问题 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 基于瑞利散射光谱相位分析的分布式光纤应变测量模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于瑞利散射光谱相位分析的分布式光纤应变测量模型 |
| 2.2.1 光纤应变测量模型 |
| 2.2.2 模型参数分析 |
| 2.3 基于多波段扫频干涉的分布式光纤应变测量系统 |
| 2.3.1 多波段扫频干涉结构 |
| 2.3.2 拼接误差影响分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于多波段光谱精准拼接的瑞利散射光谱探测带宽拓展方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于局部瑞利散射光谱特征的光谱拼接方法 |
| 3.2.1 特定光纤段的光频判定作用 |
| 3.2.2 多波段光谱精准拼接方法 |
| 3.2.3 系统各参量相互作用分析 |
| 3.3 基于DFB激光器内调制的多波段信号光实现原理 |
| 3.3.1 波长调谐机理分析 |
| 3.3.2 稳态特性分析 |
| 3.3.3 瞬态特性分析 |
| 3.3.4 总热阻分析 |
| 3.3.5 多波段信号光构建 |
| 3.4 瑞利散射光谱探测带宽拓展方法实验验证 |
| 3.4.1 多波段扫频干涉系统搭建 |
| 3.4.2 DFB激光器电流–波长调谐模型验证 |
| 3.4.3 多波段测量信号拼接方法验证 |
| 3.4.4 多波段扫频信号光非线性校正 |
| 3.4.5 瑞利散射光谱探测范围验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于光谱相关评价函数最优解计算的分布式应变解算方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 第二类应变检测方式及其解算方法局限性分析 |
| 4.3 基于相关性评价函数最优解计算的分布式应变解算方法 |
| 4.4 应变解算方法实验验证 |
| 4.4.1 分布式应变解算方法验证 |
| 4.4.2 分布式应变求解的并行化计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 实验结果与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 标准光纤拉伸应变测量 |
| 5.2.1 分布式光纤应变测量系统性能实验 |
| 5.2.2 应变测量结果的不确定度分析 |
| 5.2.3 与现有同类方法指标的对比 |
| 5.3 典型结构件分布式应变场测量 |
| 5.3.1 复合材料应变场测量 |
| 5.3.2 柔性板结构应变场测量 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（2）基于氟化物光纤的中红外脉冲激光器及其泵浦技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 中红外激光器应用 |
| 1.1.1 国防应用 |
| 1.1.2 医疗应用 |
| 1.1.3 环境中微量气体检测 |
| 1.1.4 未来可以应用的领域 |
| 1.2 产生中红外激光的方法及各自的优缺点 |
| 1.3 氟化物光纤激光器的发展现状 |
| 1.3.1 Er离子掺杂氟化物光纤3μm波段激光器 |
| 1.3.2 3.5μm波段Er离子掺杂氟化物光纤激光器 |
| 1.3.3 Ho离子掺杂氟化物光纤3.9μm波段激光器 |
| 1.4 本论文的研究内容及章节安排 |
| 第二章 氟化物光纤激光器的基本理论 |
| 2.1 2.8μm光纤激光器的速率方程 |
| 2.2 级联泵浦3.5μm光纤激光的速率方程 |
| 2.3 氟化物光纤激光的热分布分析 |
| 2.4 氟化物光纤潮解分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 用于Er:ZrF_4光纤泵浦的2μm光源研究 |
| 3.1 GaSb基半导体激光器外腔反馈研究 |
| 3.2 Tm掺杂石英光纤连续激光器 |
| 3.3 基于SESAM锁模的掺Tm光纤激光器 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于Er:ZrF_4光纤的2.8μm脉冲激光器 |
| 4.1 Er:ZrF_4光纤的封装散热设计及光路设计 |
| 4.2 自锁模2.8μm Er:ZrF_4脉冲激光实验研究 |
| 4.3 基于SESAM调 Q的2.8μm Er:ZrF_4脉冲激光的实验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于级联泵浦的3.5μm Er:ZrF_4光纤激光器的研究 |
| 5.1 单模光纤耦合效率分析 |
| 5.2 泵浦光源的选择 |
| 5.3 实验装置及结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于Ho:InF_3光纤的3.9μm荧光测试及其激射理论探索 |
| 6.1 速率方程建立及荧光分析 |
| 6.2 基于888nm泵浦Ho:InF_3光纤荧光实验 |
| 6.3 基于激发态吸收的速率方程优化 |
| 6.4 本章总结 |
| 第七章 总结 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 激光器频率分裂研究进展 |
| 1.2.1 激光频率分裂机理研究进展 |
| 1.2.2 激光频率分裂应用研究进展 |
| 1.3 光学材料双折射测量研究进展 |
| 1.3.1 现有折射率测量方法 |
| 1.3.2 光纤中的双折射测量 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 多纵模光纤激光器频率分裂机理 |
| 2.1 多纵模光纤激光器的频率分裂 |
| 2.2 频率分裂双折射叠加模型 |
| 2.2.1 激光各向异性腔 |
| 2.2.2 光纤激光器中的双折射叠加模型 |
| 2.3 多纵模拍频信号展宽机理 |
| 2.3.1 多纵模激光器模式牵引效应 |
| 2.3.2 多纵模拍频信号展宽机理 |
| 2.4 多纵模拍频频域演化 |
| 2.4.1 多纵模激光器非稳机理 |
| 2.4.2 多纵模频率分裂拍频频域演化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 线形半外腔光纤激光双折射测量 |
| 3.1 频率分裂法测量插入器件双折射机理 |
| 3.2 半外腔光纤激光器频率分裂测量系统 |
| 3.2.1 插入器件的双折射 |
| 3.2.2 力加载装置设计 |
| 3.2.3 半外腔光纤激光器设计 |
| 3.3 半外腔插入型器件线性双折射测量 |
| 3.3.1 半外腔光纤激光器空腔频率分裂 |
| 3.3.2 插入型器件双折射仿真及叠加频率分裂测量 |
| 3.3.3 插入型器件近红外应力光学常数 |
| 3.4 半外腔插入型器件厚度/折射率测量 |
| 3.4.1 半外腔插入型器件厚度/折射率测量机理 |
| 3.4.2 半外腔插入型器件厚度/折射率测量系统 |
| 3.4.3 波片的厚度/折射率测量 |
| 3.5 半外腔频率分裂光纤激光双折射测量系统误差分析 |
| 3.5.1 激光器波长漂移误差 |
| 3.5.2 插入器件对正误差 |
| 3.5.3 测量环境温度漂移误差 |
| 3.5.4 长时间测量重复稳定性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 抛磨光纤腔外调制等效双折射测量 |
| 4.1 非对称光纤本征双折射产生机理 |
| 4.2 侧面抛磨光纤等效双折射外部调制及仿真 |
| 4.2.1 阶跃折射率光纤等效平板分层波导模型 |
| 4.2.2 侧面抛磨光纤等效双折射外部调制仿真 |
| 4.2.3 抛磨光纤外调制双折射叠加模型 |
| 4.3 抛磨光纤腔的频率分裂外调制等效双折射测量系统 |
| 4.3.1 侧面抛磨光纤器件制备 |
| 4.3.2 激光器腔镜光栅设计与刻写 |
| 4.3.3 抛磨光纤腔的频率分裂外调制等效双折射测量系统 |
| 4.4 基于抛磨光纤腔频率分裂的实时液体折射率测量实验 |
| 4.4.1 抛磨光纤腔频率分裂液体折射率测量标定 |
| 4.4.2 抛磨光纤腔频率分裂葡萄糖溶液折射率及浓度测量 |
| 4.4.3 抛磨光纤腔频率分裂液体热光系数测量 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全光纤扭转腔圆双折射测量 |
| 5.1 光纤波导激光器圆双折射产生机理及仿真 |
| 5.1.1 扭转光纤中圆双折射的产生机理 |
| 5.1.2 扭转光纤激光器中圆双折射与线形双折射的分离 |
| 5.1.3 全光纤扭转腔激光器中的琼斯矩阵 |
| 5.2 全光纤扭转腔圆双折射测量 |
| 5.2.1 全光纤扭转腔圆双折射仿真 |
| 5.2.2 全光纤扭转腔圆双折射测量系统 |
| 5.2.3 圆双折射分离及扭转角度测量 |
| 5.3 扭转与拉伸双参量测量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
（4）稳频激光控制器的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 激光稳频技术概述 |
| 1.1.2 国内外发展现状 |
| 1.2 论文主要研究目的及结构安排 |
| 1.3 本章小结 |
| 第二章 稳频激光控制器的总体设计 |
| 2.1 半导体激光器稳频理论基础 |
| 2.1.1 激光频率变化的数学模型 |
| 2.1.2 影响频率稳定的因素 |
| 2.2 激光稳频方法 |
| 2.2.1 光反馈稳频技术 |
| 2.2.2 直接电控稳频技术 |
| 2.2.3 混合稳频技术 |
| 2.3 稳频激光控制系统设计 |
| 2.3.1 稳频方法与整体设计 |
| 2.3.2 芯片选型与环境搭建 |
| 2.3.3 CMSIS-RTOS接口 |
| 2.3.4 多线程编程程序架构设计 |
| 2.3.5 线程管理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 激光器控制系统 |
| 3.1 激光器温度控制单元 |
| 3.1.1 温度控制原理与电路设计 |
| 3.1.2 I2C通信实现电阻控制 |
| 3.2 激光器电流控制单元 |
| 3.2.1 电流控制原理与电路设计 |
| 3.2.2 SPI通信实现电流控制 |
| 3.3 模拟数字采集转换单元 |
| 3.3.1 模数转换整体设计 |
| 3.3.2 结构体及寄存器设置 |
| 3.3.3 乒乓操作中断函数 |
| 3.3.4 数据处理程序 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光栅温度控制系统 |
| 4.1 光纤光栅温度检测模块 |
| 4.1.1 热敏电阻 |
| 4.1.2 模块检测原理 |
| 4.1.3 温度检测的设计与实现 |
| 4.2 光纤光栅温度控制模块 |
| 4.2.1 硬件功能与逻辑控制 |
| 4.2.2 PID控制算法 |
| 4.2.3 温度控制的设计与实现 |
| 4.3 控制效果的调整与分析 |
| 4.3.1 参数整定方法 |
| 4.3.2 实验结果分析 |
| 4.4 稳频控制程序与接口设计 |
| 4.4.1 最佳起始工作点设定 |
| 4.4.2 稳频补偿程序 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于分布式反馈激光器的温度传感法 |
| 5.1 温度传感方式比较 |
| 5.2 温度传感原理 |
| 5.3 系统设计与实现 |
| 5.4 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（5）基于可控光纤光栅的超窄线宽激光器调谐技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 可调谐激光器的应用需求 |
| 1.2.1 光通信 |
| 1.2.2 微波信号产生 |
| 1.2.3 精密测量 |
| 1.3 可调谐光纤激光器的研究现状 |
| 1.3.1 光纤激光器 |
| 1.3.2 窄线宽光纤激光器 |
| 1.3.3 窄线宽光纤激光器的波长调谐 |
| 1.4 论文的研究内容以及章节安排 |
| 2 光纤激光器的波长调谐及测量的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 波长调谐机制 |
| 2.2.1 基于石墨烯光热效应的波长调谐机制 |
| 2.2.2 基于偏振转换光纤声光效应的波长调谐机制 |
| 2.3 光纤激光器窄线宽运行机制 |
| 2.3.1 布里渊激光的运转机制 |
| 2.3.2 饱和吸收选模机制 |
| 2.3.3 瑞利散射线宽压缩机制 |
| 2.4 窄线宽激光器的测量 |
| 2.4.1 基于延时自外差的线宽测量 |
| 2.4.2 基于差分相位解调的频率噪声测量 |
| 2.4.3 相对强度噪声测量 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 光控/声控光纤光栅器件制备及特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光控石墨烯—光纤布拉格光栅 |
| 3.2.1 石墨烯—光纤复合波导的理论分析 |
| 3.2.2 石墨烯—光纤布拉格光栅制备 |
| 3.2.3 光控调谐实验结果及分析 |
| 3.2.4 动态响应测试结果及分析 |
| 3.3 偏振转换声光光纤光栅 |
| 3.3.1 模式劈裂及声控调谐的理论分析 |
| 3.3.2 声光光纤光栅制备 |
| 3.3.3 声控调谐实验结果及分析 |
| 3.3.4 调谐时间响应测试结果及分析 |
| 3.4 声光光纤光栅动力学测量 |
| 3.4.1 基于耗散孤子—色散傅里叶变换的快速光谱测量原理 |
| 3.4.2 声光光栅瞬态光谱测量实验系统 |
| 3.4.3 测量结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 光控可调超窄线宽光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光控可调超窄线宽布里渊光纤激光器 |
| 4.2.1 实验系统 |
| 4.2.2 激光静态特性测试实验及分析 |
| 4.2.3 激光光控调谐实验及分析 |
| 4.2.4 实验结果讨论 |
| 4.3 瑞利散射线宽深压缩的光控可调超窄光纤激光器 |
| 4.3.1 实验系统 |
| 4.3.2 激光静态特性测试实验及分析 |
| 4.3.3 激光光控调谐实验及分析 |
| 4.3.4 实验结果讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 声控可调超窄线宽光纤激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 声控可调超窄线宽光纤激光器 |
| 5.2.1 实验系统 |
| 5.2.2 激光静态特性测试实验及分析 |
| 5.2.3 激光声控调谐实验及分析 |
| 5.2.4 动态调谐响应实验及分析 |
| 5.2.5 实验结果讨论 |
| 5.3 半导体增益介质对声光波长调谐性能的提升 |
| 5.3.1 调谐范围扩展 |
| 5.3.2 激光弛豫振荡抑制 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 内容总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 论文不足及进一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| B.作者在攻读博士学位期间获得奖项 |
| C.作者在攻读博士学位期间参与科研项目 |
| D.学位论文数据集 |
| 致谢 |
（6）基于SOA的连续波单波长与多波长环形腔光纤激光器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 InP/InGaAsP多量子阱半导体材料的研究现状 |
| 1.3 双波长光纤激光器的研究现状 |
| 1.4 多波长光纤激光器的发展现状 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 SESAM对 SOA增益介质自发辐射谱的压缩 |
| 2.1 半导体光放大器的光放大原理 |
| 2.2 半导体可饱和吸收镜(SESAM)工作原理 |
| 2.3 InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器的自发辐射 |
| 2.4 SESAM对 InP/InGaAsP多量子阱半导体光放大器的自发辐射谱的压缩 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于SOA的单波长环形腔光纤激光器 |
| 3.1 光纤Bragg光栅的透射特性的理论研究与仿真 |
| 3.2 光纤Bragg光栅的输出特性实验研究 |
| 3.3 基于SOA的单波长环形腔光纤激光器理论分析 |
| 3.4 基于SOA的单波长光纤环形腔激光器的输出特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于SOA的可调谐双波长环形腔激光器 |
| 4.1 基于SOA的双波长环形腔激光器的输出特性 |
| 4.2 基于SOA的双波长环形腔激光器的微波信号的产生 |
| 4.3 基于SOA的外腔注入DFB激光器的可调谐双波长激光器 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 SESAM对基于SOA的多波长环形腔光纤激光器的影响 |
| 5.1 基于SOA的环形腔光纤激光器起振模式的理论研究 |
| 5.2 基于SOA的连续波多波长环形腔光纤激光器 |
| 5.3 SESAM 对多波长环形腔光纤激光器起振模式的压缩 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 工作总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
（7）Littrow结构近红外外腔半导体激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 可调谐外腔半导体激光器研究意义及背景 |
| 1.2 可调谐半导体激光器分类及应用 |
| 1.2.1 DFB型和DBR型可调谐激光器 |
| 1.2.2 可调谐垂直腔表面发射激光器 |
| 1.2.3 可调谐外腔半导体激光器 |
| 1.2.4 可调谐半导体激光器对比分析 |
| 1.2.5 可调谐外腔半导体激光器的主要应用 |
| 1.3 外腔半导体激光器的研究进展 |
| 1.3.1 量子阱结构外腔半导体激光器的研究进展 |
| 1.3.2 量子点结构外腔半导体激光器的研究进展 |
| 1.4 本论文的研究目的与研究工作 |
| 第2章 可调谐外腔半导体激光器基本原理 |
| 2.1 外腔半导体激光器的线宽 |
| 2.2 外腔半导体激光器的阈值电流 |
| 2.3 腔面镀AR膜对外腔半导体激光器性能的影响 |
| 2.3.1 对P-I曲线的影响 |
| 2.3.2 对可调谐范围的影响 |
| 2.4 转动轴位置对外腔半导体激光器的影响 |
| 2.4.1 Littrow结构外腔半导体激光器 |
| 2.4.2 Littman结构外腔半导体激光器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 半导体增益芯片的MOCVD外延制备及结构表征方法 |
| 3.1 MOCVD(AIXTRON200-4)外延系统介绍 |
| 3.2 外延片的表征技术 |
| 3.2.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 3.2.2 光致发光(PL)测试 |
| 3.2.3 X射线衍射(XRD) |
| 3.3 双尺寸分布InGaAs/GaAs量子点外延结构的生长工艺 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Littrow结构双尺寸量子点外腔半导体激光器 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 量子点增益芯片的结构及测试结果分析 |
| 4.3 量子点外腔半导体激光器及其测试结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Littrow结构量子阱外腔半导体激光器 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 外腔半导体激光器的结构与原理 |
| 5.3 强、弱光反馈对外腔半导体激光器特性的影响 |
| 5.4 光栅刻线密度对外腔半导体激光器的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 英文缩略词列表 |
| 表I 专业术语的英文缩略词列表 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 窄线宽单频光纤激光器概述 |
| 1.2.1 窄线宽单频光纤激光器实现机理 |
| 1.2.2 窄线宽单频光纤激光器主要技术方案 |
| 1.2.3 激光器噪声定义及测试方法 |
| 1.3 激光器噪声抑制方案及研究进展 |
| 1.3.1 激光器强度噪声抑制方案及研究进展 |
| 1.3.2 激光器频率噪声抑制方案及研究进展 |
| 1.4 本课题的研究目的及意义 |
| 1.5 本课题的主要任务和工作 |
| 第二章 宽频带激光频率噪声测量研究 |
| 2.1 宽频带激光频率噪声测量设计与分析 |
| 2.1.1 基于非平衡干涉仪测量频率噪声原理 |
| 2.1.2 宽频带频率噪声测量模拟分析与设计 |
| 2.2 宽频带激光频率噪声测量实验 |
| 2.2.1 基于LiNbO_3 调制非平衡干涉仪宽频带频率噪声测量实验装置 |
| 2.2.2 实验测量结果及讨论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声特性研究 |
| 3.1 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声测试与分析 |
| 3.1.1 磷酸盐DBR光纤激光器频率噪声测试实验 |
| 3.1.2 测量结果分析与讨论 |
| 3.2 激光强度噪声对频率噪声的影响研究 |
| 3.2.1 腔内强度噪声抑制对频率噪声的影响实验及分析 |
| 3.2.2 腔外强度噪声抑制对频率噪声的影响实验及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声抑制研究 |
| 4.1 DBR光纤激光器的低频段频率噪声抑制研究 |
| 4.1.1 DBR光纤激光器低频频率噪声抑制实验装置 |
| 4.1.2 实验结果分析与讨论 |
| 4.2 DBR光纤激光器的弛豫振荡频率噪声抑制研究 |
| 4.2.1 自注入锁定抑制DBR光纤激光器弛豫振荡频率噪声研究 |
| 4.2.2 自注入锁定展宽DBR光纤激光器线宽实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 频率噪声在相干探测应用中的研究 |
| 5.1 在Phase-OTDR相干探测中频率噪声的影响研究 |
| 5.1.1 Phase-OTDR中探测信噪比与激光线宽的关系分析 |
| 5.1.2 Phase-OTDR中探测信噪比与激光线宽的关系实验及讨论 |
| 5.2 在激光相干多普勒测速中频率噪声的影响研究 |
| 5.2.1 相干多普勒测速中激光器频率噪声的影响分析 |
| 5.2.2 相干多普勒测速中激光频率噪声的影响实验及讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 答辩委员会对论文的评语 |
（9）利用激光主动锁模实现光纤传感的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 光纤光栅外腔的半导体激光器的国内外研究现状 |
| 1.3 主动锁模技术的研究现状 |
| 1.4 光纤光栅传感解调技术简述 |
| 1.4.1 可调谐光纤F-P滤波器解调 |
| 1.4.2 匹配光栅滤波解调法 |
| 1.4.3 可调谐窄带激光器解调法 |
| 1.4.4 干涉解调法 |
| 1.4.5 激光拍频解调法 |
| 1.5 论文的主要工作及全文安排 |
| 第二章 光纤光栅外腔半导体激光器的基本原理 |
| 2.1 半导体激光器的基本原理 |
| 2.2 光栅外腔的结构及特点 |
| 2.2.1 光栅外腔结构 |
| 2.2.2 光栅外腔的特点 |
| 2.3 外腔结构模式选择 |
| 2.4 等效腔理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 主动锁模光纤激光器的理论基础及其技术方法 |
| 3.1 主动锁模光纤激光器的分类 |
| 3.1.1 采用调制器实现的主动锁模光纤激光器 |
| 3.1.2 以半导体激光器为调制器的主动锁模光纤激光器 |
| 3.1.3 以SOA实现的主动锁模光纤激光器 |
| 3.2 主动锁模的掺铒光纤激光器 |
| 3.2.1 掺铒光纤放大器 |
| 3.2.2 锁模的机理 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 利用激光主动锁模实现光纤激光器可调谐性的实验系统 |
| 4.1 线性腔的激光主动锁模光纤激光器的实验装置 |
| 4.2 实验过程与结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 利用激光主动锁模实现温度的测量 |
| 5.1 光纤光栅传感器的工作原理 |
| 5.2 利用激光主动锁模实现温度测量的实验原理 |
| 5.3 最佳频率的选取 |
| 5.4 利用激光主动锁模实现温度测量实验和结果 |
| 5.5 实验实验误差分析及后期设想 |
| 5.5.1 实验误差 |
| 5.5.2 实验后期设想 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间成果 |
（10）光纤光栅外腔半导体激光器制备及性能改善（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 中文文摘 |
| 绪论 |
| 1 引言 |
| 2 外腔半导体激光器的发展现状 |
| 3 外腔半导体激光器的应用前景 |
| 4 论文主要工作 |
| 5 论文内容安排 |
| 第一章 激光器及光纤光栅基本原理 |
| 1.1 半导体激光器 |
| 1.2 光纤光栅 |
| 1.3 小结 |
| 第二章 外腔半导体激光器的性能分析 |
| 2.1 光纤光栅外腔半导体激光器的速率方程 |
| 2.2 光纤光栅外腔半导体激光器的等效外腔反馈理论 |
| 2.3 光纤光栅外腔半导体激光器的线宽 |
| 2.4 光纤光栅外腔半导体激光器的噪声特性 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 外腔半导体激光器制备及性能测试 |
| 3.1 光纤光栅外腔半导体激光器制备 |
| 3.2 光纤光栅外腔半导体激光器的线宽测试 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 可调节光反馈系统 |
| 4.1 光反馈对光纤光栅外腔半导体激光器的特性影响 |
| 4.2 不同工作温度下的激光器受反馈的不同影响 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、Variation of Lasing Wavelength of Fiber Grating Semiconductor Laser with Temperature for Different External Cavity Lengths（论文参考文献）
- [1]基于宽带瑞利光谱探测的光纤应变测量关键技术研究[D]. 赵士元. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]基于氟化物光纤的中红外脉冲激光器及其泵浦技术研究[D]. 张新. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(01)
- [3]基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究[D]. 陈恺. 合肥工业大学, 2021(02)
- [4]稳频激光控制器的设计与实现[D]. 刘力源. 北京邮电大学, 2020(05)
- [5]基于可控光纤光栅的超窄线宽激光器调谐技术研究[D]. 李雨佳. 重庆大学, 2020(02)
- [6]基于SOA的连续波单波长与多波长环形腔光纤激光器[D]. 罗民. 长江大学, 2020(02)
- [7]Littrow结构近红外外腔半导体激光器的研究[D]. 王延. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(07)
- [8]窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究[D]. 周开军. 华南理工大学, 2019(06)
- [9]利用激光主动锁模实现光纤传感的实验研究[D]. 张玲娟. 河南师范大学, 2019(09)
- [10]光纤光栅外腔半导体激光器制备及性能改善[D]. 江璐芸. 福建师范大学, 2016(05)