一、Nonlinear Pulse Compression and Reshaping Using Cross-Phase Modulation in a Dispersion-Shifted Fiber（论文文献综述）
白卓娅[1]（2021）在《基于超快光学技术的实时测量系统研究》文中研究指明实时测量仪器是奠定工业、科学和医疗等一系列应用的基础平台。当今社会对数据带宽不断增长的需求正推动着通信行业提高组件和系统的工作频率,因此,对于能够在短时间内执行快速检测或诊断的实时测量仪器的需求也在快速增长。尽管短光散射（频闪）可以作为一种有效方法来提供瞬态事件的宝贵信息,但自然界中存在的大量瞬态信息和罕见事件都具有瞬时和不确定性,因此仍需要借助具有足够高分辨率和足够大存储长度的真正的实时测量仪器才能将其捕获。基于色散傅里叶变换原理的光学时间拉伸技术是一种新兴的数据采集方法,它克服了传统电子模数转换器的速度限制,能够以每秒数十亿帧的刷新率完成连续超快的单次光谱、成像以及太赫兹等测量,且不间断地记录上万亿个连续帧。该技术开辟了测量科学的新前沿,揭示了非线性动力学,如光流氓波、孤子分子以及相对论电子束等瞬态现象。此外,通过与人工智能相结合,它还创造出多种用于传感和生物医学诊断等应用的新型实时测量仪器。本论文结合所参与的国家自然科学基金等项目,针对基于超快光学技术的实时测量需求,开展了一系列深入的理论以及实验研究,扩展了超快光学技术在实时器件表征、瞬时频率测量以及传感方面的应用,取得的主要创新及成果如下:1.提出并验证了一种基于光学时间拉伸技术的实时器件表征系统,该系统使用相位分集技术和时间拉伸数据采集方法,消除了仪器中存在的色散惩罚问题,并扩展了测量系统的有效带宽。系统具有2.5 Ts/s的等效采样率、27 ns的超快器件响应测量时间以及5.4 fs的超低等效时钟抖动。结合所提出的数字信号处理算法,该系统对两个商用宽带电放大器的频率响应特性进行了测量,测得的频响曲线与器件指标高度一致。相比于传统网络分析仪,所提出的器件表征系统的测量速度至少提高了三个数量级。2.提出并验证了一种基于差分探测和光学时间拉伸技术的瞬时频率测量系统,可以对多频信号进行实时测量。仪器通过差分探测消除了由于脉冲光源光谱不均匀引起的待测信号失真,同时有效提高了系统的测量精度和动态范围。通过使用数字信号处理算法,该系统以100 MHz的采集速度,实现了3～20 GHz范围内单/多频信号测量,其频率分辨率为82.5 MHz,且测量误差不超过70 MHz。3.提出并验证了一种基于保偏光子晶体光纤Sagnac干涉仪和波长-时间映射原理的实时应力解调系统,可以实现超快、对温度不敏感的应变测量。该系统的原理是将经过干涉仪频谱整形后的脉冲光源光谱映射到时域,将应变引起的波长偏移测量转换为时移测量,相比于使用光谱仪进行频域解调的传统方案,大大提高了系统的解调速度,实现了100 MHz的超快解调速率以及-0.17 ps/με的应变灵敏度。4.提出并验证了一种基于单模-两模-单模光纤梳状滤波器和波长-时间映射原理的实时应力解调系统。该自制滤波器通过将两模光纤与单模光纤进行偏芯熔接而制成,具有制作简单、波长间隔可调等优点,且滤波器在系统中被同时用作光谱整形器和传感元件。波长-时间线性映射通过使用色散元件实现,经滤波器整形后的光谱被映射到时域,从而可以通过测量时移大小在时域解调应变。系统在100 MHz的超快解调速率下,实现了0.3 ps/με的应变灵敏度以及167με的应力分辨率,并且该自制传感器在实验中表现出较低的热敏性,为1.35 pm/℃,使该系统可作为实现超快、稳定应力解调的理想选择。
于超[2]（2021）在《全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制》文中认为正交频分复用系统（OFDM）因其子载波在频域可以相互交叠使其具有较高的频谱利用率,满足目前在有限带宽内实现高传输速率等需求。应用于各种场景中的OFDM技术在2010年后一直是无线通信与光通信的研究热点,其中全光OFDM系统是一种不需要高带宽数模转换器就可以产生频谱利用率极高且占据整个C波段的超信道传输系统,已成为光通信领域的研究热点之一。目前全光OFDM系统因两大主要问题限制其应用于商业光网络中,其一为重叠的子载波在使系统具有极高的频谱利用率的同时,也因为子载波频域间隔较小导致系统抗光学传输损伤能力尤其是抗色散与非线性效应的能力较低;其二是为了进行色散补偿以及降低非线性效应对全光OFDM系统的影响,全光OFDM系统中使用了较多的数字信号处理芯片导致系统成本与复杂度较高。因此如何提高全光OFDM系统抗光学传输损伤的能力以及降低系统的复杂度和传输成本成为了目前关于全光OFDM系统的研究热点。本文针对如何提高全光OFDM系统抗光学传输损伤能力、如何降低系统成本这两个问题,重点研究了色散、自相位调制、交叉相位调制和四波混频效应等光学传输损伤对全光OFDM系统传输质量的影响,提出了一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方案以及一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方案。这两种方案可以提高全光OFDM系统对色散以及非线性效应的鲁棒性,可以在某些应用场景中减少高速率数字信号处理芯片的使用,降低系统成本以及复杂度。本文的主要工作与创新点如下:1.建立了更加完善的全光OFDM系统传输模型,首次分析了走离、色散与非线性共同作用下光学传输损伤对系统传输质量的影响。在研究传统的光OFDM系统非线性传输模型的基础之上,提出了针对全光OFDM系统子载波间走离效应明显存在的情况下的非线性分析模型。使用改进过的迭代对称分步傅里叶法求解全光OFDM信号在光纤中传输时的非线性薛定谔方程。对子载波走离效应明显时,色散、非线性效应对系统造成的光学传输损伤进行了数值分析。仿真结果表明,色散是影响全光OFDM系统传输质量的主要因素,除色散外四波混频效应极大的限制了系统的传输性能。另外还对比了插入光循环前缀（CP）的全光OFDM系统与插入光保护间隔（GI）的全光OFDM系统的性能。通过仿真找到了系统在插入光CP或光GI之后,接收端sinc型滤波器的最佳接收带宽以及最佳采样点。仿真结果表明插入光CP与光GI都可以在一定程度上提高系统的传输质量,光CP对系统传输质量的提升较大。2.提出了一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方法。在研究色散对全光OFDM系统传输质量影响的基础之上,提出了通过修改控制子载波生成的滤波器的滤波函数从而提高全光OFDM系统抗色散的能力的方法。该方法通过使用高斯型滤波器取代sinc型滤波器并对子载波进行频域稀疏化,使受到色散影响后的系统整体误码率明显降低。仿真结果表明具有32个子载波、调制格式为QPSK的全光OFDM系统,在使用sinc型滤波器时经过60km传输之后误码率为8.545×10-2,将sinc型滤波器替换为高斯滤波器将子载波间距增大1.5倍之后,误码率为1.596×10-3。3.提出了一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方法。在研究四波混频效应对全光OFDM系统传输质量影响的基础之上,提出了一种提高全光OFDM系统抗四波混频效应能力的方法。该方法通过插入一定大小的光GI并将子载波进行分组与时延从而降低一部分四波混频效应产物的强度,同时将另外一部分四波混频效应产物作用于光GI之内,使之对每个符号周期内含有光信号的部分产生较小的影响。仿真验证了该方案能够降低四波混频效应对系统的影响,尤其是插入大小为0.33的光GI、相邻的两个子载波的时延差为三分之一个符号周期的全光OFDM系统,其误码率接近在仿真中不考虑四波混频效应的常规的全光OFDM系统的误码率,该方法很好的提高了全光OFDM系统对四波混频效应的鲁棒性,能更好的应对未来光网络中在有限的带宽内传输更大容量信息的需求。
蔡亚君[3]（2020）在《小型化飞秒光纤光频梳及波长变换关键技术研究》文中提出飞秒光频梳凭借着其宽光谱及高频率稳定特性,被广泛应用于光学频率测量、绝对距离测量、精密光谱测量、原子钟网络、低噪声微波信号产生等重要研究领域。与其它类型飞秒光频梳相比,基于全保偏光纤及器件的掺铒光纤光频梳因为具有结构紧凑、易于维护、工作波长位于光通信波段、环境适应性强等优点,成为近年来研究和应用的热点。本论文针对飞秒光频梳工程化应用需求,通过实验研究基于全保偏掺铒光纤的飞秒锁模脉冲产生和放大技术、飞秒光频梳的频率探测以及控制锁定技术、飞秒光频梳输出激光非线性波长变换等关键技术,探索获得结构紧凑、性能优异、环境适应性强的应用型飞秒光纤光频梳。本论文主要工作和创新点概括如下:1.设计并实验搭建了一套重频为200 MHz的全保偏飞秒掺铒光纤光学频率梳系统。飞秒振荡器采用线形腔结构,基于SESAM锁模机制,实现了中心波长1560.7 nm,平均功率3.9 m W的飞秒脉冲序列输出。通过利用脉冲宽度为53 fs,峰值功率为12.5 k W的飞秒脉冲泵浦高非线性光纤,实验产生光谱范围覆盖1000 nm2050 nm的倍频程宽带超连续谱。进一步,通过自参考共线“f-2f”干涉技术,获得了信噪比为40 d B的fceo信号。最终,通过反馈调节振荡器腔长和泵浦电流的方式,实现重复频率和载波包络偏移频率的同时锁定。以氢原子钟为参考源,秒稳情况下,7200 s的频率计数时间内重复频率的相对稳定度为1.65′10-12,残余积分时间抖动达到418 fs[3 Hz-1 MHz]。在5 h的频率计数时间内,载波包络偏移频率相对稳定度为3.22′10-11/s,积分相位噪声为0.216 rad[100 Hz-1 MHz]。2.设计并实验搭建了基于1.5mm全保偏锁模激光器的双色可见光梳光源。通过优化放大器和高非线性光纤（零色散点、色散斜率和长度）的参数,使得输出光谱在1086 nm和1266 nm处强度达到最大。之后,采用长度为4 cm,不同极化周期的掺Mg O周期性极化铌酸锂晶体,在112℃和59℃下分别实现543 nm和633 nm倍频激光产生,相应的光谱宽度为0.157 nm和0.174 nm,单梳齿平均功率分别达到1.23mW和1.336mW。这种光谱带宽窄、单梳齿平均功率高的双色可见光梳光源有助于提高光频率测量中拍频信号的信噪比。3.优化设计并研制成功一种新型的兼具高控制带宽和大调节范围的光纤频率促动器用于重复频率的锁定。相比于传统的腔长调节装置,所研制的新型频率促动器是一种基于单一压电陶瓷驱动和精密机械结构相配合的光纤拉伸装置,对光纤无损伤。在使用该频率促动器对振荡器腔长进行调节的情况下,我们对重复频率的动静态响应特性进行了系统的实验研究。静态响应结果表明,该频率促动器对重复频率的调节范围高达106 k Hz。动态响应结果表明,该频率促动器的控制带宽约为1 k Hz。这种兼具高控制带宽和大调节范围的频率促动器可显着降低光频梳功耗及体积。4.探索并开展了小型化、高集成度、高环境适应性的光频梳工程化样机研制工作。自主设计并成功实现了基于自聚焦透镜的微型“f-2f”自参考干涉仪（直径4 mm,长度20 mm）。相比于传统的多透镜组空间干涉仪结构,研制的微型干涉仪具有体积小巧和低成本优势。针对光频梳在室外高精度测距领域应用,我们采用自行研制的光纤频率促动器,结合数字化的可编程门阵列频率稳定技术,国内首次研制成功锁定后重复频率为200 MHz整的全保偏稳频飞秒光纤激光器工程样机（功耗为11 W,体积小于0.0015 m3,重量为1.3kg）。该激光器可承受峰值加速度为1.97 g的振动冲击,在15℃和33℃的环境温度下,频率稳定度均优于2.0?10-11/s。这种高集成度、可靠稳定的稳频光频梳对于户外甚至外太空环境下的高精度绝对距离测量具有重要意义。
贺永娇[4]（2020）在《可调对称系数三角波信号产生及波长转换特性研究》文中研究指明具有特殊时域波形的信号产生是微波光子学领域的一项重要研究内容,而三角波信号因其在时域范围内具有线性上升沿和下降沿,在全光信号领域具有十分广泛的应用。本文在以往研究的基础上对三角波信号的生成及应用,展开了一系列理论和仿真分析。本文分析了一种基于单驱动马赫曾德尔调制器的具有可调对称系数的三角波光学生成方法,采用拟合误差量化地评估生成波形的质量,并通过Optisystem软件进行仿真,验证该方案的可行性。同时利用光纤自相位调制效应,对生成的三角波信号的波长转换现象进行了研究。本文的方案主要解决三角波信号光学生成中的三大问题:1)光学滤波器或色散光纤不可替代;2)只能生成对称三角波信号;3)调制指数不能灵活调谐。论文首先介绍了以往产生光学三角波信号的方案,随后对方案中使用的核心器件马赫曾德尔调制器进行了详细的分析,在此基础上研究了本文的方案。方案中正弦信号驱动工作在推挽模式下的单驱动马赫曾德尔调制器,然后将从调制器输出的光信号分为两个分支,并由平衡光电探测器进行转换。通过理论分析和仿真实验,获得的主要成果如下:（1）研究并分析了具有可调对称系数的三角波光学生成方法,通过调节调制指数β、偏置状态φ和时延τ三个变量的值,可以实现三角波信号的生成。求出了具有不同对称系数的理想三角波的各阶谐波幅度之间的比值,绘制出了偏置状态φ和时延τ随调制指数β变化的关系曲线。从中可以发现,调制指数可以灵活调谐。（2）研究并分析了三角波信号的仿真实现。以调制指数β=1.4和β=1.6两组参数为例,通过Optisystem仿真生成了对称系数分别为25%、35%、45%、50%的三角波,从而验证了方案的可行性。绘制出了三角波信号的拟合误差随对称系数变化的关系曲线,当误差因子小于5%时,可以获得对称系数为20%～80%的三角波。（3）研究并分析了由光纤自相位调制效应引起的三角波的波长转换现象。通过Optisystem软件,从周期性三角波信号中得到了信号宽度为0.1 ns的单个三角波信号,使其通过高非线性光纤进行传输,得到了中心频率变化后的光谱。对比分析了信号的输入功率、高非线性光纤的长度、非线性系数以及光强随时间的变化对对称及非对称三角波信号波长位移的影响。发现三角波信号的波长位移与这些变量呈近似线性关系。同时分析了三角波的波长位移和转换效率与其对称系数的关系。发现非对称三角波信号的转换效率高于对称三角波信号。
杜岳卿[5]（2020）在《锁模光纤激光器新颖非线性动力学行为的理论和实验探究》文中研究说明超快光纤激光器在光通信系统、激光材料加工、生物医学和光学精密计量等领域具有重要的应用价值。作为一个典型的非线性耗散系统,超快光纤激光器也是一个研究光波非线性行为的良好平台。尽管伺服反馈系统可以用来克服外部扰动对激光器稳态运转的影响,然而当激光器的参数偏离稳态锁模运转条件较远时,光脉冲仍不可避免地会在诸多激光器内部因素共同作用下发生非线性演化。激光器中光孤子的非线性行为的复杂性和具体物理机制尚待更加深入和详细的探究,这对于更好地设计超快光纤激光器、理解超快激光物理中的非线性现象具有重要意义。本论文从理论模拟和实验探究两个方面,对超快光纤激光器中的孤子非线性行为进行了详细和深入的研究。本论文的主要内容包括:（1）研究了超快光纤激光器中色散波与孤子相互作用的动力学行为。首次实验观测到了连续波诱导的共振色散波辐射,并提出与实验结果相符的相位匹配条件;理论模拟了传统孤子光纤激光器中孤子光谱的凹陷型Kelly边带的形成机制;实验观测到了尖锐Kelly边带的展宽现象,通过理论模拟揭示了边带展宽的原因是由于色散波波长的105Hz量级的快速振荡;基于理论模拟,发现了耗散孤子的共振色散波,并提出了与数值模拟结果一致的相位匹配公式。丰富了激光器中色散波与孤子相互作用的理论和现象,对激光器的稳定性优化设计提供了一定的理论依据。（2）基于耦合金兹堡朗道方程的数值模拟,研究了光纤激光器中矢量孤子的偏振演化特性。探究了在光纤激光器中的矢量孤子偏振态的快轴不稳定性;研究了双脉冲构成的孤子分子的偏振态演化特性以及两个正交偏振分量的分子振动特性,探究了激光器线性双折射和泵浦强度对于产生的孤子分子的偏振态的影响和调控。加深了对超快激光器偏振态的演化过程的理解,对利用和控制超短脉冲偏振态具有重要意义。（3）理论模拟并探究了超快光纤激光器中高阶孤子演化特性。提出了一种高阶孤子色散管理激光器结构,此结构可直接输出时域宽度小于40飞秒的变换极限锁模脉冲;分析了传统孤子光纤激光器中当脉冲的孤子阶数大于2时产生的高阶孤子分裂现象。对激光器中高阶孤子的探究具有推动作用,同时对宽带光谱极窄脉宽的超快光纤激光器设计提供了一个可行性方案。（4）基于数值模拟,探究了光脉冲在正常色散光纤激光器中脉冲整形机制。分析了激光器的泵浦强度和光谱滤波效应对不同脉冲机制的调节作用,例如光脉冲从相干单脉冲转变为非相干类噪声脉冲;光脉冲从耗散孤子转变到耗散自相似子最终转变为放大自相似子。加深了对激光器脉冲整形机制的理解,并对高能量耗散孤子激光器的设计优化具有一定指导意义。（5）基于理论模拟,研究了耗散孤子光纤激光器中的孤子爆炸现象的分类和机制。指出线性损耗和光谱滤波效应对孤子爆炸的调控作用。同时首次证明了暗孤子在亮孤子爆炸中的存在和演化特性,发现亮孤子爆炸过程中独特的脉冲塌陷结构是由暗孤子簇镶嵌在亮脉冲中引起的。对于理解耗散孤子的混沌演化和暗孤子动力学行为具有重要意义。（6）搭建了基于色散傅里叶变换的实时光谱测量系统,其光谱分辨率为0.138纳米。在正常色散掺铒光纤激光器中观测到了振动频率为183千赫兹振动态耗散孤子,并分析其振动的机理。通过调节激光器的偏振控制器,发现了一种激光器的纵模在同步锁定和失锁两个状态之间进行随机切换的状态,其切换演化的时间尺度为10-2秒量级,并通过揭示其实时光谱演化分析了激光激射状态自发切换的机理。丰富了超快光纤激光器的非线性动力学行为的实验结果,对理解超快激光器混沌演化行为具有重要意义。
孔梦龙[6]（2020）在《基于光学傅里叶变换的频谱检测及应用》文中认为频谱分析是众多领域的一个基础工具。随着射频频率的提高、跳频通信的发展和各种雷达新技术的出现,完全基于电子设备的频谱检测受到电子瓶颈的制约,不能满足日益增长的需要。基于光学傅里叶变换的频谱检测借助于微波技术的高精度和光子技术的快速性实现了种类繁多的检测方案。然而,此方案的缺点是高分辨率需要较大的色散量。为了克服分辨率较低和带宽较小等限制,待测微波信号需要先进行频谱展宽,再经过傅里叶变换。相比其他基于傅里叶变换频谱分析方案,此系统具有带宽和分辨率的优势,具有广泛的应用前景。本文利用时间压缩系统实现待测微波信号频谱展宽,放大频谱内部细节;再将信号通过非线性光强度频谱分析（LISA）系统调制,实现频谱提取和傅里叶变换,最后通过示波器观察。此方案提高了检测的分辨率,实现了大带宽和快速性。主要研究内容如下:（1）提出并验证了基于单边带调制实现的时间压缩方案。数学推导对比了双边带和单边带调制下的输出波形,证明单边带能有效地消除频率衰减因子。仿真了单边带调制下微波信号为25 GHz,压缩倍数为10和20时系统的输出结果。结果显示,频谱中分别得到250 GHz和500 GHz的频率,并且具有良好的信噪比。此外仿真表明,增加光源带宽,将降低系统的幅度衰减。（2）完成了时间压缩方案实验。实验得到了压缩倍数为2.7、8和11时系统的输出波形。结果表明,随着压缩倍数增大,系统的信噪比降低,验证得到实验系统最大压缩倍数为11。最后介绍此系统无时间孔径限制和较高的线性度等优点。（3）仿真分析了基于非线性交叉相位调制实现的光强度频谱分析系统。利用时域光强度频谱分析系统提取压缩后的频谱信息;利用频域光强度频谱分析系统实现频时转换。结果表明,时域光强度频谱分析系统输出波形的频率差为250 GHz,即为压缩后微波信号大小。将时域光强度频谱分析系统输出信号经过滤波整形后通过频域光强度频谱分析系统实现频时转换。仿真结果为6.94 ns,其理论值为6.95 ns,表明系统实现了傅里叶变换。将时间压缩和非线性级联,本论文实现了分辨率为400 MHz,带宽为840 GHz的检测系统。
张彤[7]（2020）在《小型化双波长同步稳频光纤脉冲激光器研制》文中进行了进一步梳理激光具有亮度高、颜色纯、方向性好等优点。激光的使用有力地推动了工业、医疗、军事等各个领域的技术进步与创新。激光按照工作方式可分为连续激光和脉冲激光,其中脉冲激光,特别是利用锁模技术得到的超短脉冲激光凭借极高的峰值功率和极短的作用时间等特点,成为许多新技术开发的首选光源。然而,单一波长的传统脉冲激光器由于结构复杂、体积庞大、应用复杂等缺点,在泵浦探测、拉曼散射光谱、差频混合等领域已经逐渐无法满足技术开发要求。因此,如何基于一套系统实现两种不同波长的脉冲激光的同步输出成为激光技术的研发热点。本文重点对具有信号稳定、结构简单等特点的双波长同步光纤脉冲激光器展开研究。本文设计的双波长光纤激光器是基于两个输出的波长在小范围具有可调性的飞秒脉冲光纤种子源,重点研究了输出波长为900nm和780nm的双波长脉冲激光器的实现方案,具体研究内容如下:1)基于保偏光纤结构的脉冲振荡器和能量放大器的技术研究。利用半导体可饱和吸收镜锁模技术完成了掺镱光纤振荡器与掺铒光纤振荡器的设计,二者的波长分别位于1030nm和1560nm。为确保波长能够转移至目标值,进一步展开了能量放大与脉冲压缩的关键技术研究,研制完成了两台光信号稳定、脉冲宽度均小于百飞秒的脉冲激光放大器。2)非线性频率变换技术研究。对搭建完成的两台飞秒脉冲光纤激光器分别利用不同的非线性效应进行了频率变换:利用光子晶体光纤使掺镱光纤飞秒脉冲激光器完成超连续谱的产生,超连续谱的短波方向可扩展至866nm;利用掺杂氧化镁的周期性极化铌酸锂晶体对掺铒光纤飞秒脉冲激光器进行倍频,将光谱转移至779nm。3)稳频与同步的技术研究。两个不同波段脉冲激光的同步精度依赖于单波长脉冲激光器的重复频率稳定度,应用现有的稳频电路模块,完成了上面研发的两台光纤激光器各自稳频系统的研究与搭建。借鉴稳频思路,制定了两个不同波长激光脉冲的同步输出的方案。经测试验证,同步后的频率偏差仅为1.34m Hz。利用两个光纤振荡器配合非线性频率变换技术可以实现小型化双波长同步稳频光纤脉冲激光器的研制,这为双波长激光器的实现提供一种新的可靠思路。
万峰[8]（2020）在《相干通信体制下的全光再生技术研究》文中研究表明目前,随着云计算、物联网和人工智能等技术的高速发展,社会信息化程度不断加深,通信网络带宽需求呈现爆炸式增长。相干光通信以其超高的光传输容量,越来越多地得到应用。将全光再生技术融入相干通信系统,能够进一步延长光传输距离、提升信号质量,已成为全光再生技术的重要研究方向。全光再生技术是一种在光域实现信号处理的技术,避免了传统光/电/光信号再生的带宽和速度瓶颈。本文研究相干通信体制下高阶调制信号的全光再生技术。论文的主要研究内容和创新如下:1.统一了泵浦消耗情形下空域和频域中光纤非线性耦合理论,推导了空频域复用光纤中四波混频在泵浦消耗条件下的解析解。利用上述耦合理论,研究了多模四波混频效应,数值仿真验证了解析解的正确性。研究表明,通过确定四波混频的准相位匹配范围,可简化波分复用或空分复用系统中级联四波混频（FWM）的分析过程;在泵浦消耗情形下,随着转移功率的增大,准相位匹配范围也越来越小。还讨论了解析解在多波耦合方程的简化和大规模并行相位运算器设计等方面的应用。2.提出一种基于码型变换的正交幅度调制（QAM）信号全光再生方案,首先利用四波混频的光相位共轭和参量增益饱和效应实现星型QAM信号到低阶相移键控（PSK）信号和幅移键控（ASK）信号的全光转换,分别经过全光幅度和相位再生后,再聚合成相应的星型QAM再生信号。采用理论分析和软件仿真方法验证了该方案的可行性。以星型16QAM信号为例,仿真表明,当输入误差向量幅度（EVM）为11.46%时可获得10 dB以上的噪声抑制比（NRR）性能。该方案中的码型变换部分在弹性光网络中也有潜在的应用价值,对于8QAM和16QAM光信号而言,所要求的光信噪比（OSNR）分别为16.4 dB和19 dB。3.通过分析光信号和噪声经过非线性光系统的功率转移特性,提出了全光再生器的带内光信噪比测量方法,解决了光再生链路中传统带外方法测量光信噪比的不准确问题,同时还能有效降低系统的测量成本。仿真计算了正交相移键控（QPSK）全光再生器的输出OSNR,与通过EVM得到的OSNR结果一致,表明了该方法的可靠性。该方法也适用于其他非线性光纤通信系统。4.研究了基于少模光纤非线性效应的参量放大和全光整形技术。（1）采用遗传算法全局优化了少模光纤的模式色散特性,设计出支持四个模式的简并参量放大器,在1540 nm到1555 nm波长范围内,模式增益均可达到20 dB,模式增益差小于1.2 dB。（2）提出基于少模非线性光纤环镜（NOLM）结构的并行全光再生方案,通过理论分析幅度再生工作点以及工作点相移对光纤模式的依赖性,仿真实现了四个模式的时隙交织QPSK信号的相位保持幅度再生。研究表明,当输入信噪比（SNR）大于6 dB时所有模式可实现几乎相同的再生性能,输入SNR越大,再生器的噪声抑制比（NRR）也越大;当输入SNR为15 dB时,再生器的NRR可达5.6 dB。
于洋[9]（2020）在《掺镱光纤激光放大器及波长扩展技术的研究》文中进行了进一步梳理飞秒激光的飞速发展源于许多领域的应用需求,其中掺镱光纤激光器得益于其高功率的优势,分别在基础科学、激光加工、精密计量、光学通讯、显微镜和光谱学方面起到了至关重要的作用。在众多超快激光系统中,超短脉冲掺镱光纤激光器因其高功率、出色的光束质量、免维护、结构紧凑等特性,得到了广泛研究。本论文主要致力于基于掺镱超短脉冲光纤激光器的研究,对飞秒激光光纤振荡器、飞秒光纤线性及非线性放大技术进行了详细的理论和实验研究,搭建了多台基于掺镱光纤的高功率激光放大系统,并基于自主搭建的激光系统,利用非线性晶体和光纤对超短脉冲波长拓展技术进行了研究,实现了多种波长的高功率大能量激光脉冲输出,为多波长的超短脉冲激光在激光加工、生物医学成像应用提供大能量的脉冲激光光源。本论文的主要研究内容和取得的创新结果有以下方面:1.基于非线性光学放大镜技术,研究了适用于低重复频率应用的掺镱光纤振荡器,在8 MHz、6 MHz和4 MHz情况下实现了全光纤结构的光纤激光振荡器,首次在掺镱的非线性环形镜锁模振荡器中得到脉冲宽度小于100 fs的超短脉冲,且脉冲能量接近10 n J,峰值功率100 k W。实验中测量了NALM锁模振荡器的功率稳定性,在10小时内的功率抖动仅为0.04%（RMS）,证明了此种振荡器优越的环境稳定性。2.基于非线性偏振旋转锁模技术,搭建了一套基于掺镱光纤的振荡器,通过合理控制腔内色散,获得了腔内净色散在近零区域内的锁模输出,并利用光纤啁啾脉冲放大技术,实现了重复频率为75 MHz的全光纤保偏放大系统,系统增益接近30 d B,放大后平均功率15 W,压缩后最大平均功率12 W,单脉冲能量160 n J,压缩效率高达80%,压缩后的脉冲宽度为150 fs。基于上述系统,利用非线性频率转化的方法,分别使用LBO和BBO晶体得到了波长为520 nm和260 nm的激光输出,平均功率分别为5.6 W和560 m W,测量了在4小时内520 nm绿光激光的平均功率抖动,仅为0.16%。3.基于抛物线型脉冲和非线性Cubicon放大原理,使用普通单模保偏光纤作为展宽器,设计并实现了脉冲宽度为200 fs,脉冲能量为1μJ,重复频率为1-10 MHz之间可调,中心波长位于1037 nm,FWHM为8 nm的掺镱光纤激光系统,脉冲宽度与变换极限宽度几乎相同,证明了基于抛物线型脉冲和非线性Cubicon放大的试验方法的可行性。基于此原理,设计并搭建了一套工程化激光器,输出脉冲宽度为230 fs,重复频率为1-10 MHz之间可调,中心波长位于1038 nm,FWHM为10 nm的线偏振脉冲输出,验证了抛物线型脉冲和非线性Cubicon放大方案的可重复性,为全光纤型超短脉冲激光系统提供了可靠的实验验证。4.基于光纤中的SPM效应实现了掺镱光纤激光器的光谱拓展,设计并在实验中验证了光谱拓展的实际可实现性,在LMA-8光纤中初步实现了调节范围覆盖940-1250 nm的可调谐脉冲,在940 nm和1250 nm处的脉冲能量大于30 n J,脉冲宽度介于80-120 fs之间。进一步,实验中分析了增加拓展后的脉冲能量的方法,并通过增加光纤MFD和减少光纤长度增加了光谱拓展的输出能量,使用ESM-12光纤实现了在925 nm到1150 nm之间光谱可调谐,尤其是在1150 nm处实现单旁瓣能量大于75 n J,双旁瓣能量大于100 n J,脉冲峰值功率接近1 MW,转换效率接近50%。
吕彦佳[10]（2020）在《脉冲光纤激光器及其非线性动力学研究》文中指出脉冲光纤激光器由于其体积小、散热性强、光束质量高、稳定性好、转换效率高等一系列优点,在激光加工、光纤通信、激光医疗、光纤传感和激光雷达等众多领域得到了广泛的运用。其中,超短脉冲被动锁模光纤激光器发展十分迅速,在非线性脉冲动力学、中红外波段光纤激光器、新型可饱和吸收体等方面取得了许多进展,在近十年内成为了国际上争相研究的热点。本文针对光纤激光器中的多脉冲耗散孤子共振现象、混合锁模技术和碳纳米管在中红外脉冲光纤激光器中的应用等几个方面展开研究,主要研究内容如下:（1）从理论和实验两个方面详细研究了被动锁模光纤激光器中的耗散孤子共振脉冲特性。通过数值仿真,讨论了全正色散下耗散孤子共振脉冲的分裂机制。研究发现在特定系统参数下,耗散孤子共振脉冲在形成过程中同时会在脉冲内部产生许多暗孤子,由于耗散孤子共振脉冲的平顶特性,使得暗孤子们有可能会相互碰撞会产生一个巨大的强度凹陷,导致脉冲分裂成两个新的耗散孤子共振脉冲。此外还研究了多个耗散孤子脉冲同时存在于腔内时的行为特性,发现改变激光器的泵浦功率不会影响脉冲在腔内的数量。在实验研究中,利用高非线性光纤搭建了被动锁模掺铒光纤激光器,实现了重复频率高达972.8 MHz的谐波锁模耗散孤子共振脉冲输出,且重复频率不随泵浦功率变化,证实了仿真的结果。最后,通过在激光器腔内插入不同长度的负色散单模光纤,还研究了激光器腔内净色散和腔长对谐波锁模耗散孤子共振脉冲特性的影响。（2）利用数值模拟研究了2μm掺铥光纤激光器中基于等效可饱和吸收体和材料可饱和吸收体共同作用的混合锁模技术。仿真结果表明,在低功率阶段材料可饱和吸收体可以提供辅助脉冲整形机制,使激光器快速进入锁模状态,而在高功率阶段等效可饱和吸收体起到主要的脉冲整形机制,可以进一步缩短脉冲宽度,提高峰值功率。因此混合锁模技术即弥补了单独等效可饱和吸收体锁模激光器中锁模阈值高、难以自启动、环境温度性差、腔长过长等缺点,还摆脱了材料可饱和吸收体响应时间慢、损伤阈值低等劣势。（3）基于单壁碳纳米管实现了被动调Q和被动锁模3μm钬镨共掺光纤激光器。采用化学气相沉积法制成直径长达2-3μm的单壁碳纳米管并转移到金镜表面,从而制备成碳纳米管可饱和吸收镜。在实验中利用平衡双探测器法测得其在3μm具有明显的可饱和吸收特性,饱和光强、调制深度和非饱和吸收损耗分别为1.66MW/cm2、16.5%、71.8%。将该可饱和吸收镜置于钬镨共掺光纤激光器中,获得了稳定的调Q脉冲,其斜效率为12.8%,中心波长2865.6 nm。仔细调制可饱和吸收镜之后,还获得了稳定的锁模脉冲输出,中心波长为2865.2 nm,重复频率12.7MHz,平均功率可达71.8 mW。（4）在基于碳纳米管可饱和吸收镜的钬镨共掺脉冲光纤激光器中加入闪耀光栅作为波长选择器件,实现了宽带波长可调谐中红外激光器。单壁碳纳米管通常拥有较大管径分布,而其带隙与其管径成反比,所以具有较宽的吸收带宽。利用了单壁碳纳米管在宽波段内具有可饱和吸收特性的特点,通过连续地转动闪耀光栅的角度,在实验中分别成功实现了55 nm（2837.6-2892.6 nm）和70 nm（2836.2-2906.2 nm）的宽带可调谐调Q和锁模脉冲输出。实验结果证明了碳纳米管是中红外波段最具潜力的可饱和吸收体之一。
二、Nonlinear Pulse Compression and Reshaping Using Cross-Phase Modulation in a Dispersion-Shifted 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、Nonlinear Pulse Compression and Reshaping Using Cross-Phase Modulation in a Dispersion-Shifted Fiber（论文提纲范文）
（1）基于超快光学技术的实时测量系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超快光学技术简介 |
| 1.2.1 色散傅里叶变换在实时测量中的优势 |
| 1.2.2 光学时间拉伸技术在测量高速信号中的优势 |
| 1.3 基于超快光学技术的实时测量系统及研究进展 |
| 1.3.1 超快实时成像系统 |
| 1.3.2 实时光谱测量系统 |
| 1.3.3 实时传感系统 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 2 超快光学技术理论与涉及的关键器件 |
| 2.1 色散傅里叶变换原理 |
| 2.1.1 色散傅里叶变换的实现条件 |
| 2.1.2 色散傅里叶变换的数学表达 |
| 2.2 光学时间拉伸技术原理 |
| 2.2.1 光学时间拉伸系统中的映射关系 |
| 2.2.2 光学时间拉伸过程的数学表达 |
| 2.2.3 光学时间拉伸系统中的非线性效应 |
| 2.3 超快光学技术中涉及的关键器件 |
| 2.3.1 用于产生超快激光的脉冲光源 |
| 2.3.2 马赫-曾德尔调制器 |
| 2.3.3 模数转换器以及光子时间拉伸模数转换器 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于光学时间拉伸技术的实时器件表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相位分集的实时器件表征原理 |
| 3.2.1 脉冲响应和频率响应 |
| 3.2.2 单电极双输出马赫-曾德尔调制器 |
| 3.3 基于光学时间拉伸原理的待测器件实时表征系统实验方案 |
| 3.3.1 系统结构 |
| 3.3.2 相位分集仿真 |
| 3.4 待测器件响应的数字信号处理 |
| 3.4.1 时间序列分割和帧对齐 |
| 3.4.2 包络修正与脉冲响应定位 |
| 3.4.3 Tikhonov正则化 |
| 3.5 实验结果与讨论 |
| 3.5.1 相位分集测试 |
| 3.5.2 电放大器频率响应测试 |
| 3.5.3 讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于差分光学时间拉伸技术的瞬时频率测量 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 差分光学时间拉伸技术实现原理 |
| 4.2.1 双输出推挽式马赫-曾德尔调制器 |
| 4.2.2 差分光电探测 |
| 4.3 瞬时频率测量系统结构 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.4.1 单音信号测量 |
| 4.4.2 双音信号测量 |
| 4.4.3 讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于频谱整形和频时映射原理的实时应力传感系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 频谱整形和频时映射原理 |
| 5.3 基于由PM-PCF构成的Sagnac干涉仪和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.3.1 保偏光子晶体光纤 |
| 5.3.2 光纤Sagnac干涉仪原理 |
| 5.3.3 基于PM-PCF的 Sagnac干涉仪原理与制作 |
| 5.3.4 基于PM-PCF的 Sagnanc干涉仪用于实时应力解调的系统结构 |
| 5.3.5 实验结果与分析 |
| 5.4 基于单模-两模-单模光纤滤波器和频时映射原理的实时应力解调系统 |
| 5.4.1 少模光纤 |
| 5.4.2 光纤M-Z干涉仪原理 |
| 5.4.3 单模-两模-单模光纤滤波器原理与制作 |
| 5.4.4 基于自制单模-两模-单模光纤滤波器的实时应力解调系统结构 |
| 5.4.5 实验结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的研究内容与成果 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 附录 A 缩略语 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤通信系统的研究背景 |
| 1.2 全光OFDM系统研究现状 |
| 1.3 论文研究内容和创新点 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 全光OFDM系统原理及关键技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 全光OFDM系统原理 |
| 2.3 全光OFDM系统关键技术 |
| 2.3.1 全光OFDM系统发射机相关技术 |
| 2.3.2 全光OFDM系统接收机相关技术 |
| 2.3.3 全光OFDM系统接收端的数字信号处理技术 |
| 2.4 全光OFDM系统在光纤传输中受到的光学传输损伤 |
| 2.4.1 衰减 |
| 2.4.2 色散 |
| 2.4.3 非线性损伤 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光纤中光学传输损伤对全光OFDM信号的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 全光OFDM信号传输模型 |
| 3.2.1 全光OFDM信号在光纤传输时的非线性耦合方程 |
| 3.2.2 求解非线性耦合方程的数值方法 |
| 3.3 全光OFDM仿真系统搭建 |
| 3.4 仿真结果分析 |
| 3.4.1 色散对系统传输质量的影响 |
| 3.4.2 非线性效应对系统传输质量的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 一种提高全光OFDM系统抗色散能力的方案 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 插入光CP的全光OFDM系统的最佳接收 |
| 4.2.1 光CP的插入方法 |
| 4.2.2 全光OFDM系统插入CP后的最佳采样点 |
| 4.2.3 插入CP前后系统抗色散能力的对比 |
| 4.3 高斯型滤波器对全光OFDM系统抗色散能力的提升 |
| 4.3.1 基于高斯型滤波器的全光OFDM系统 |
| 4.3.2 基于高斯型与sinc型滤波器的系统抗色散能力的对比 |
| 4.3.3 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 一种提高全光OFDM系统抗FWM效应能力的方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 插入GI的全光OFDM系统 |
| 5.2.1 全光OFDM系统插入GI方法 |
| 5.2.2 插入GI后的全光OFDM系统的最佳接收 |
| 5.3 通过对子载波进行分组时延从而提高系统抗FWM效应的能力 |
| 5.3.1 对插入GI的子载波分组时延从而降低FWM效应影响的原理 |
| 5.3.2 仿真系统的搭建与设计 |
| 5.3.3 仿真结果的分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 未来相关工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1: 缩略词列表 |
| 附录2: 仿真程序的可靠性验证 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
（3）小型化飞秒光纤光频梳及波长变换关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 光学频率梳概述 |
| 1.2 光频梳的产生原理 |
| 1.3 光学频率梳的应用 |
| 1.4 掺铒光纤光频梳的研究现状 |
| 1.5 本论文的选题意义与结构安排 |
| 第2章 全保偏掺铒光纤飞秒脉冲的产生与放大技术研究 |
| 2.1 全保偏飞秒锁模光纤激光的产生技术 |
| 2.1.1 飞秒光纤激光的产生原理 |
| 2.1.2 被动锁模光纤激光技术 |
| 2.1.3 基于SESAM锁模机制的全保偏飞秒光纤激光实验研究 |
| 2.2 飞秒脉冲光纤激光的非线性放大及压缩实验研究 |
| 2.2.1 飞秒脉冲光纤激光的非线性放大原理 |
| 2.2.2 飞秒脉冲光纤激光的非线性放大及压缩实验研究 |
| 2.3 小结 |
| 第3章 全保偏掺铒光纤光频梳频率探测及精密控制技术研究 |
| 3.1 重复频率及载波包络偏移频率的产生和探测 |
| 3.1.1 重复频率的产生及探测 |
| 3.1.2 基于非线性波长变换技术的自参考载波包络偏移频率的探测 |
| 3.1.3 全光纤结构的集成f-2f干涉仪设计及实现 |
| 3.2 光频梳频率反馈机制与不动点模型 |
| 3.3 频率控制促动器 |
| 3.4 锁相环原理及技术简介 |
| 3.5 光频梳频率静态调节及动态响应特性实验研究 |
| 3.5.1 重复频率与载波包络偏移频率的静态调节特性 |
| 3.5.2 光频梳频率动态响应特性 |
| 3.6 光频梳频率锁定技术实验研究 |
| 3.6.1 重复频率锁定的实验研究 |
| 3.6.2 载波包络偏移频率锁定的实验研究 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 全保偏双色可见光频梳产生的实验研究 |
| 4.1 光频梳波长变换技术研究概述 |
| 4.2 543nm和633nm可见光光梳光谱产生实验研究 |
| 4.2.1 三支路全保偏光纤基础的可见光梳系统结构 |
| 4.2.2 超连续谱的产生过程及结果 |
| 4.2.3 非线性频率转换原理 |
| 4.2.4 543nm和633nm激光的产生 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 全保偏掺铒光纤稳频光频梳小型化及环境适应性研究 |
| 5.1 小型化、高集成、全保偏掺铒光纤稳频光频梳的设计与实现 |
| 5.2 冲击振动适应性研究 |
| 5.2.1 冲击振动实验及结果 |
| 5.2.2 冲击振动结果分析 |
| 5.3 环境温度变化适应性研究 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 缩略词 |
| 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 |
（4）可调对称系数三角波信号产生及波长转换特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文的主要工作及章节安排 |
| 2 光学三角波信号的应用及生成理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 三角波信号的应用 |
| 2.2.1 时分复用信号到波分复用信号的全光转换 |
| 2.2.2 频率转换、信号压缩和信号复制 |
| 2.2.3 高效的波长转换 |
| 2.3 马赫曾德尔调制器介绍 |
| 2.3.1 MZM的物理基础 |
| 2.3.2 MZM的原理分析 |
| 2.3.3 偏置工作点介绍 |
| 2.4 傅里叶综合法分析 |
| 2.5 小结 |
| 3 可调对称系数的三角波理论与仿真实验分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于单驱动马赫曾德尔调制器的三角波光学生成方案 |
| 3.2.1 研究方案 |
| 3.2.2 方案的理论分析 |
| 3.3 方案的仿真实验分析 |
| 3.4 拟合误差分析 |
| 3.5 小结 |
| 4 对称三角波及非对称三角波信号波长转换特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于自相位调制效应的三角波信号波长转换特性研究 |
| 4.2.1 实现方案 |
| 4.2.2 频谱变化理论分析 |
| 4.3 仿真分析 |
| 4.3.1 单个三角波信号的获取 |
| 4.3.2 SPM引起的三角波信号频谱变化仿真实现 |
| 4.4 对称与非对称三角波信号波长转换特性对比分析 |
| 4.4.1 信号输入功率对波长位移的影响 |
| 4.4.2 非线性光纤长度对波长位移的影响 |
| 4.4.3 非线性系数对波长位移的影响 |
| 4.4.4 光强随时间的变化对波长位移的影响 |
| 4.4.5 对称系数对波长转换的影响 |
| 4.5 小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 论文中存在的问题及下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）锁模光纤激光器新颖非线性动力学行为的理论和实验探究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 超快光纤激光器的原理和应用 |
| 1.2 激光器中光脉冲和孤子的基本分类和概述 |
| 1.3 激光器中的脉冲的非线性演化特性 |
| 1.4 本课题研究意义及论文结构安排 |
| 2 光纤激光器中孤子和色散波动力学行为探究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 凹陷型Kelly边带的理论探究 |
| 2.3 锁模激光器中连续波诱导的共振边带 |
| 2.4 色散波与孤子相互作用引起的孤子振动 |
| 2.5 正常色散激光器中耗散孤子的色散波辐射 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 激光器中矢量孤子的新型偏振态动力学行为 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 矢量孤子的快轴不稳定性 |
| 3.3 矢量孤子分子的“分子”与“矢量”探究 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 超快光纤激光器中的高阶孤子现象 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 色散管理高阶孤子光纤激光器 |
| 4.3 高阶孤子效应引起的传统孤子分裂 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 正常色散区脉冲整形机制探究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单脉冲、多脉冲和类噪声脉冲调控 |
| 5.3 从耗散孤子到放大自相似子的转变 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 孤子爆炸中的新颖动力学行为 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 塌陷型与双脉冲不稳定型孤子爆炸 |
| 6.3 塌陷型孤子爆炸中的暗孤子 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 超快激光器瞬态行为的实时光谱演化过程 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 激光器和实时光谱测量装置 |
| 7.3 振动耗散孤子的实验观测 |
| 7.4 激光器激射态自发演化 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读博士学位期间发表论文和专利目录 |
（6）基于光学傅里叶变换的频谱检测及应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 频谱检测概述 |
| 1.1.2 光学傅里叶变换概述 |
| 1.2 国内外研究现状和应用 |
| 1.2.1 频谱检测的研究现状 |
| 1.2.2 光学傅里叶变换的研究现状 |
| 1.2.3 光学傅里叶变换的应用和发展趋势 |
| 1.3 本文研究的方向和意义 |
| 1.4 论文的主要工作 |
| 2 时间压缩频谱展宽系统 |
| 2.1 时间压缩方案结构和基本原理 |
| 2.2 时间压缩系统关键器件介绍 |
| 2.3 时间压缩数学原理 |
| 2.3.1 双边带调制原理 |
| 2.3.2 单边带调制原理 |
| 2.4 时间压缩方案仿真分析 |
| 2.5 时间压缩方案实验及结果 |
| 2.6 时间压缩方案关键参数分析 |
| 2.6.1 压缩系统的时间孔径 |
| 2.6.2 压缩倍数的范围分析 |
| 2.6.3 光源脉冲带宽的影响 |
| 2.6.4 单边带抑制比的影响 |
| 2.7 本章总结 |
| 3 基于时域光强度频谱分析系统的频谱提取 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤的非线性效应 |
| 3.2.1 非线性折射率 |
| 3.3 交叉相位调制的基本原理 |
| 3.4 时域光强度频谱分析系统 |
| 3.4.1 时域系统的结构和数学原理 |
| 3.4.2 时域系统仿真分析 |
| 3.5 本章总结 |
| 4 基于频域光强度频谱分析系统的频时转换 |
| 4.1 频域系统的结构和数学原理 |
| 4.2 级联频谱检测系统的结构 |
| 4.3 级联频谱检测系统仿真分析 |
| 4.4 级联频谱检测系统相关参数 |
| 4.4.1 系统的分辨率 |
| 4.4.2 系统的测量范围 |
| 4.5 本章总结 |
| 5 总结 |
| 5.1 本文主要工作总结 |
| 5.2 未来开展研究前景展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）小型化双波长同步稳频光纤脉冲激光器研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 被动锁模光纤激光器 |
| 1.2.2 超短脉冲激光放大技术 |
| 1.2.3 双波长光纤脉冲激光器 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 1.3.1 本文的主要研究内容 |
| 1.3.2 研究内容的重点及难点 |
| 1.4 本文的章节安排 |
| 2 基于半导体可饱和吸收镜锁模的光纤激光振荡器设计 |
| 2.1 锁模的基本原理及实现方法 |
| 2.1.1 锁模的基本原理 |
| 2.1.2 锁模的实现方法 |
| 2.2 稀土离子的选择与分析 |
| 2.2.1 镱离子的能级结构及光谱特性分析 |
| 2.2.2 铒离子的能级结构及光谱特性分析 |
| 2.3 全保偏结构的掺镱光纤脉冲振荡器设计 |
| 2.3.1 掺镱振荡器结构设计 |
| 2.3.2 结果及分析 |
| 2.4 全保偏结构的掺铒光纤脉冲振荡器设计 |
| 2.4.1 掺铒振荡器结构设计 |
| 2.4.2 结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 光纤激光放大器设计 |
| 3.1 啁啾脉冲放大技术 |
| 3.2 非线性放大技术 |
| 3.3 掺镱激光放大器设计 |
| 3.3.1 结构设计 |
| 3.3.2 结果与分析 |
| 3.4 掺铒激光放大器设计 |
| 3.4.1 结构设计 |
| 3.4.2 结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 光脉冲压缩器设计 |
| 4.1 光脉冲压缩的物理机制 |
| 4.2 空间光栅对的压缩器设计 |
| 4.2.1 光栅对压缩的基本原理 |
| 4.2.2 光栅对压缩器设计及结果分析 |
| 4.3 光纤压缩器设计 |
| 4.3.1 孤子效应压缩的工作原理 |
| 4.3.2 光纤压缩器优化及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于飞秒光纤激光器的非线性频率变换技术 |
| 5.1 超连续谱的形成机制 |
| 5.2 激光倍频的物理机制 |
| 5.3 基于掺镱光纤激光器的超连续谱产生 |
| 5.3.1 光子晶体光纤 |
| 5.3.2 产生超连续谱的结构设计 |
| 5.3.3 超连续谱的结果分析 |
| 5.4 基于掺铒光纤激光器的倍频 |
| 5.4.1 倍频器件的选择 |
| 5.4.2 产生的倍频光的结构设计 |
| 5.4.3 倍频光的输出特性测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 光纤脉冲激光系统的稳频与同步技术 |
| 6.1 锁相环的基本原理 |
| 6.2 稳频与同步的技术方案设计 |
| 6.3 方案测试及分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（8）相干通信体制下的全光再生技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光通信发展概述 |
| 1.2 相干通信中的全光再生技术现状 |
| 1.2.1 相干光通信技术 |
| 1.2.2 全光再生技术 |
| 1.2.3 高阶调制信号全光再生 |
| 1.2.4 全光再生器的性能监测 |
| 1.3 论文主要内容 |
| 第二章 空频泵浦消耗四波混频的理论研究方法 |
| 2.1 光纤非线性耦合模方程和数值方法介绍 |
| 2.1.1 光纤非线性耦合模方程 |
| 2.1.2 数值计算方法 |
| 2.2 单模光纤泵浦消耗下四波混频的解析分析 |
| 2.2.1 泵浦消耗相位不敏感FWM的解析方法 |
| 2.2.2 泵浦消耗情形的功率转移特性 |
| 2.2.3 泵浦消耗情形的相位匹配条件 |
| 2.2.4 小信号近似与泵浦消耗情形的比较 |
| 2.3 泵浦消耗条件下空频域四波混频的解析分析理论模型 |
| 2.3.1 空频域FWM耦合模方程 |
| 2.3.2 解析解的验证 |
| 2.3.3 解析分析方法的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于码型转换的星型QAM信号全光再生技术研究 |
| 3.1 星型QAM全光再生系统结构 |
| 3.2 QAM信号全光格式转换方案 |
| 3.2.1 格式转换的原理 |
| 3.2.2 调制格式转换方案的系统结构 |
| 3.2.3 8QAM格式转换的结果 |
| 3.2.4 16QAM情形的仿真结果 |
| 3.3 QAM信号的极坐标全光再生方案 |
| 3.3.1 极坐标再生器的系统仿真结构 |
| 3.3.2 基于NOLM结构的幅度再生优化 |
| 3.3.3 基于PSA的相位再生优化 |
| 3.3.4 极坐标QAM再生器的系统性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 全光再生器的带内光信噪比测量技术研究 |
| 4.1 光信噪比测量技术简介 |
| 4.1.1 光信噪比定义 |
| 4.1.2 光信噪比带外测量技术 |
| 4.1.3 光信噪比带内测量技术 |
| 4.2 全光再生器的带内光信噪比测量方法 |
| 4.2.1 全光再生器的非线性噪声转移特性 |
| 4.2.2 全光再生器带内光信噪比的测量原理 |
| 4.3 基于PSA结构的全光再生器的OSNR测量 |
| 4.3.1 系统结构 |
| 4.3.2 测量结果和讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于少模光纤非线性的参量放大和全光再生研究 |
| 5.1 少模通信系统中的光放大和再生技术 |
| 5.2 少模光纤参量放大器的研究 |
| 5.2.1 少模光纤参量放大器的模型 |
| 5.2.2 少模非线性光纤优化 |
| 5.2.3 少模参量放大的增益特性 |
| 5.3 基于NOLM结构的少模多通道全光再生 |
| 5.3.1 少模再生器系统结构 |
| 5.3.2 FM-NOLM的工作原理 |
| 5.3.3 最佳工作点的条件 |
| 5.3.4 FM-NOLM的设计 |
| 5.3.5 QPSK信号的再生效果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（9）掺镱光纤激光放大器及波长扩展技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超短脉冲掺镱光纤振荡器的研究进展 |
| 1.2 超短脉冲掺镱光纤激光放大器的发展及现状 |
| 1.3 基于掺镱光纤激光器的多波长超短脉冲激光研究进展 |
| 1.4 本论文的研究内容与意义 |
| 第二章 飞秒掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超短脉冲在光纤中传输的基本理论 |
| 2.2.1 传输光的介质—光纤 |
| 2.2.2 光纤中的非线性效应 |
| 2.2.3 超短脉冲在光纤中传输的基本理论 |
| 2.3 锁模光纤激光器的基本原理 |
| 2.3.1 可饱和吸收体锁模技术 |
| 2.3.2 非线性偏振旋转锁模技术 |
| 2.3.3 非线性环形镜锁模技术 |
| 2.4 基于非线性偏振旋转锁模的掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 2.5 基于非线性光学环形镜锁模的掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 掺镱飞秒全光纤放大及非线性频率转换的实验研究 |
| 3.1 高重复频率掺镱光纤振荡器的实验研究 |
| 3.2 高重复频率掺镱光纤飞秒放大器的实验研究 |
| 3.3 基于掺镱飞秒全光纤激光器的非线性频率转换的实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于抛物线型脉冲非线性放大掺镱光纤激光器的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤放大中抛物线形脉冲的理论基础 |
| 4.3 正色散光纤系统中Cubicon非线性放大的理论基础 |
| 4.4 基于抛物线型脉冲的Cubicon非线性放大掺镱光纤激光器的实验研究 |
| 4.4.1 基于SESAM锁模的光纤振荡器 |
| 4.4.2 飞秒SESAM锁模种子源脉冲的整形与展宽 |
| 4.4.3 基于抛物线型脉冲的非线性放大掺镱光纤激光器放大实验研究 |
| 4.5 工程化的抛物线型脉冲非线性放大掺镱光纤激光器实验研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于掺镱光纤激光器的波长扩展的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光纤中的自相位调制效应的理论与模拟 |
| 5.2.1 光纤中的自相位调制效应 |
| 5.2.2 自陡峭效应与受激拉曼散射对光谱展宽的影响 |
| 5.2.3 光纤中色散对光谱展宽的影响 |
| 5.3 基于自相位调制的非线性频率转换的实验研究 |
| 5.3.1 使用模场面积更大的光纤增加脉冲能量 |
| 5.3.2 缩短光纤的长度增加脉冲能量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本论文的主要内容与讨论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）脉冲光纤激光器及其非线性动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 不同工作波段的光纤激光器 |
| 1.2.1 1μm光纤激光器 |
| 1.2.2 1.5μm光纤激光器 |
| 1.2.3 2μm光纤激光器 |
| 1.2.4 3μm光纤激光器 |
| 1.3 脉冲光纤激光器 |
| 1.3.1 调Q技术 |
| 1.3.2 锁模技术 |
| 1.3.3 可饱和吸收体 |
| 1.4 非线性脉冲动力学 |
| 1.4.1 传统孤子 |
| 1.4.2 色散管理孤子 |
| 1.4.3 自相似脉冲 |
| 1.4.4 耗散孤子 |
| 1.4.5 耗散孤子共振 |
| 1.4.6 暗孤子 |
| 1.5 本论文的主要研究内容和章节安排 |
| 第二章 脉冲光纤激光器的理论基础 |
| 2.1 调Q和锁模的基本原理 |
| 2.1.1 调Q的基本原理 |
| 2.1.2 锁模的基本原理 |
| 2.2 光纤的传输特性 |
| 2.2.1 光纤中的色散效应 |
| 2.2.2 光纤中的非线性效应 |
| 2.2.3 光纤中的双折射效应 |
| 2.2.4 增益光纤的传输特性 |
| 2.2.5 光纤中的传输方程 |
| 2.3 被动锁模光纤激光器的理论模型与数值仿真 |
| 2.3.1 被动锁模光纤激光器的建模 |
| 2.3.2 真实可饱和吸收体的理论模型 |
| 2.3.3 等效可饱和吸收体的理论模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 耗散孤子共振光纤激光器 |
| 3.1 耗散孤子 |
| 3.2 耗散孤子共振光纤激光器的数值仿真 |
| 3.2.1 单脉冲耗散孤子共振 |
| 3.2.2 多脉冲耗散孤子共振 |
| 3.2.3 耗散孤子脉冲中的暗孤子与分裂现象 |
| 3.3 谐波锁模耗散孤子共振光纤激光器的实验研究 |
| 3.3.1 单脉冲耗散孤子共振的实验研究 |
| 3.3.2 谐波锁模耗散孤子共振的实验研究 |
| 3.3.3 色散与腔长对谐波锁模耗散孤子共振的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 混合锁模孤子掺铥光纤激光器的理论研究 |
| 4.1 掺铥光纤激光器中混合锁模技术概述 |
| 4.2 数值仿真 |
| 4.2.1 不同泵浦强度下的脉冲演化对比 |
| 4.2.2 不同腔长下的脉冲演化对比 |
| 4.2.3 不同线性相移偏置下的脉冲演化对比 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于碳纳米管的中红外脉冲光纤激光器 |
| 5.1 碳纳米管的结构与制备 |
| 5.1.1 碳纳米管概述 |
| 5.1.2 碳纳米管的手性 |
| 5.1.3 碳纳米管的制备与表征 |
| 5.1.4 碳纳米管可饱和吸收镜的制备 |
| 5.2 基于碳纳米管的中红外脉冲光纤激光器 |
| 5.2.1 被动调Q钬镨共掺光纤激光器 |
| 5.2.2 被动锁模钬镨共掺光纤激光器 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 基于碳纳米管的宽带调谐中红外脉冲光纤激光器 |
| 6.1 中红外光纤激光器的波长调谐技术 |
| 6.1.1 多模干涉调谐 |
| 6.1.2 闪耀光栅调谐 |
| 6.2 基于碳纳米管的中红外可调谐调Q光纤激光器 |
| 6.3 基于碳纳米管的中红外可调谐锁模光纤激光器 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 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 |
四、Nonlinear Pulse Compression and Reshaping Using Cross-Phase Modulation in a Dispersion-Shifted Fiber（论文参考文献）
- [1]基于超快光学技术的实时测量系统研究[D]. 白卓娅. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]全光OFDM系统中的光学传输损伤及其抑制[D]. 于超. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]小型化飞秒光纤光频梳及波长变换关键技术研究[D]. 蔡亚君. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2020(06)
- [4]可调对称系数三角波信号产生及波长转换特性研究[D]. 贺永娇. 北京交通大学, 2020(03)
- [5]锁模光纤激光器新颖非线性动力学行为的理论和实验探究[D]. 杜岳卿. 华中科技大学, 2020(01)
- [6]基于光学傅里叶变换的频谱检测及应用[D]. 孔梦龙. 北京交通大学, 2020(03)
- [7]小型化双波长同步稳频光纤脉冲激光器研制[D]. 张彤. 西安工业大学, 2020
- [8]相干通信体制下的全光再生技术研究[D]. 万峰. 电子科技大学, 2020(07)
- [9]掺镱光纤激光放大器及波长扩展技术的研究[D]. 于洋. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [10]脉冲光纤激光器及其非线性动力学研究[D]. 吕彦佳. 电子科技大学, 2020(07)