本文關(guān)鍵詞：基于自外差激光線寬測(cè)量方法改進(jìn)的理論與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光線寬或相干長(zhǎng)度是光頻傳遞,光纖傳感,精密光譜測(cè)量,激光雷達(dá)、測(cè)距以及遙感等研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重要指標(biāo),對(duì)這些系統(tǒng)的噪聲性能、測(cè)量距離、精度和靈敏度等起著決定性作用。因此,對(duì)超窄激光線寬進(jìn)行高精度的測(cè)量成為激光器研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。目前,可采用的光譜線寬及激光頻率噪聲特性的測(cè)量手段中,自外差探測(cè)是一類(lèi)比較理想的測(cè)量方案。自外差探測(cè)不需要另一臺(tái)超窄且更加穩(wěn)定的光源用作參考,且激光的光譜線型可以直接觀測(cè)到,無(wú)需復(fù)雜的頻率轉(zhuǎn)換技巧,測(cè)量結(jié)果直接來(lái)源于其拍頻譜。然而,現(xiàn)有的自外差測(cè)量技術(shù)方案中,延遲自外差法(DSHI)測(cè)量分辨率極為有限,僅適合線寬不低于1kHz的激光線寬測(cè)量;盡管循環(huán)損耗補(bǔ)償延遲自外差法(LC-RDSHI)解決了DSHI測(cè)量分辨率較低的不足,但其測(cè)量精度較為有限,且系統(tǒng)調(diào)試比較繁雜,不利于實(shí)際應(yīng)用。本文從自外差線寬測(cè)量的基本原理出發(fā),分析了傳統(tǒng)LC-RDSHI線寬測(cè)量精度有限的根本原因。進(jìn)而提出了參數(shù)不敏感型LC-RDSHI以及Michelson型LC-RDSHI。相較于傳統(tǒng)LC-RDSHI,本文提出的兩種新方案具有更高的線寬測(cè)量精度,且系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程更為簡(jiǎn)易。根據(jù)LC-RDSHI的數(shù)學(xué)模型,理論推導(dǎo)了兩種新方法的輸出拍頻功率譜,并結(jié)合軟件仿真,分析了系統(tǒng)參數(shù)變化以及延遲時(shí)間對(duì)拍頻信號(hào)功率譜的影響。同時(shí),討論了LC-RDSHI系統(tǒng)的多次循環(huán)干涉效應(yīng)、相對(duì)強(qiáng)度噪聲、光纖雙折射效應(yīng)以及頻率振動(dòng)等對(duì)激光線寬測(cè)量精度的影響。在理論分析基礎(chǔ)之上,我們搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置,測(cè)量了三種方法的系統(tǒng)輸出功率譜,基于測(cè)量的功率譜比較了三種線寬測(cè)量方法的測(cè)量精度,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相較于傳統(tǒng)LC-RDSHI,參數(shù)不敏感型LC-RDSHI以及Michelson型LC-RDSHI系統(tǒng)調(diào)試更為簡(jiǎn)易,同時(shí)系統(tǒng)輸出頻譜將多次循環(huán)干涉效應(yīng)引起的干擾信號(hào)頻譜從待測(cè)信號(hào)頻譜中分離出去,消除了環(huán)路有效增益、耦合器耦合效率等系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)輸出功率譜線型的影響,從而具有更高的線寬測(cè)量精度。此外,由于光纖存在雙折射效應(yīng),傳統(tǒng)LC-RDSHI與參數(shù)不敏感型LC-RDSHI系統(tǒng)偏振態(tài)極不穩(wěn)定,高階拍頻信號(hào)頻譜的信噪比較低。而Michelson型LC-RDSHI系統(tǒng)基于Michelson干涉儀結(jié)構(gòu)并采用法拉第鏡以及雙向摻鉺光纖放大器(Bi-EDFA),消除了光纖雙折射效應(yīng)的影響,系統(tǒng)偏振態(tài)具有高穩(wěn)定性,在測(cè)試條件允許的情況下,是最為理想的循環(huán)自外差超窄激光線寬測(cè)量方案。
【關(guān)鍵詞】：激光線寬測(cè)量 自外差法 拍頻功率譜 參數(shù)不敏感 系統(tǒng)偏振態(tài)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(國(guó)家授時(shí)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN24
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 前言11-15
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文主要工作及結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 激光線寬理論15-22
• 2.1 肖洛—湯斯線寬15-18
• 2.1.1 矢量理論16-17
• 2.1.2 RLC振蕩電路模型17-18
• 2.2 超過(guò)肖洛湯斯線寬18-22
• 2.2.1 K因子展寬18-19
• 2.2.2 K'因子展寬19
• 2.2.3 a因子展寬19-20
• 2.2.4 K'因子展寬20
• 2.2.5 弛豫振蕩20
• 2.2.6 非均勻展寬20-22
• 第三章 線寬測(cè)量技術(shù)22-45
• 3.1 外差探測(cè)22-24
• 3.2 光頻鑒別器24-26
• 3.3 自外差探測(cè)26-45
• 3.3.1 延遲自外差法26-32
• 3.3.1.1 M-Z型DSHI28-29
• 3.3.1.2 Michelson型DSHI29-31
• 3.3.1.3 光纖延時(shí)線對(duì)DSHI的影響31-32
• 3.3.2 循環(huán)損耗補(bǔ)償延遲自外差法32-45
• 3.3.2.1 相對(duì)強(qiáng)度噪聲35-36
• 3.3.2.2 光纖雙折射效應(yīng)36-40
• 3.3.2.3 頻率穩(wěn)定性的影響40-42
• 3.3.2.41/f噪聲的影響42-45
• 第四章 兩種改進(jìn)循環(huán)自外差法的理論分析45-55
• 4.1 系統(tǒng)參數(shù)不敏感型循環(huán)延遲自外差法系統(tǒng)輸出功率譜45-49
• 4.1.1 系統(tǒng)參數(shù)不敏感型循環(huán)延遲自外差法拍頻信號(hào)功率譜仿真48-49
• 4.2 Michelson型干涉儀結(jié)構(gòu)的循環(huán)自外差法系統(tǒng)輸出功率譜49-55
• 4.2.1 Michelson型循環(huán)自外差法拍頻信號(hào)功率譜仿真及分析52-55
• 第五章 循環(huán)損耗補(bǔ)償延遲自外差法實(shí)驗(yàn)55-74
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)55-60
• 待測(cè)激光器56
• 頻移器56-57
• 光纖放大器（EDFA）57-58
• 光電探測(cè)器58-60
• 5.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化60-62
• 5.2.1 光功率控制60
• 5.2.2 非線性效應(yīng)60-61
• 5.2.3 EDFA的附加白噪聲61-62
• 5.2.4 偏振控制62
• 5.2.5 環(huán)境干擾控制62
• 5.3 信號(hào)處理及結(jié)果分析62-74
• 5.3.1 功率譜測(cè)量63-67
• 5.3.2 NKT激光器線寬測(cè)量67-74
• 5.3.2.1 10dB直接測(cè)量67-70
• 5.3.2.2 Voigt擬合70-74
• 第六章 結(jié)論及下步工作74-76
• 6.1 結(jié)論74
• 6.2 下步工作74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果80

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉逸軒;周金運(yùn);歐陽(yáng)琴;;準(zhǔn)分子激光線寬對(duì)光刻性能的影響[J];應(yīng)用激光;2010年02期

2 李銀妹;染料激光形成機(jī)制的光譜演示[J];量子電子學(xué);1990年03期

3 熊錦,胡響明,彭金生;非旋波近似下的激光線寬[J];物理學(xué)報(bào);1999年10期

4 劉澤金;周樸;王小林;馬閻星;許曉軍;侯靜;;激光相干合成的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)(邀請(qǐng)論文)[J];中國(guó)激光;2010年09期

5 劉毅;邱碩豐;劉波;林列;;一種偏振無(wú)關(guān)的高精度超窄激光線寬測(cè)量方法[J];光通信研究;2013年03期

6 杜建昌;;染料激光的LiNbO_3電光調(diào)諧[J];光電子.激光;1982年01期

7 張家驊,黃世華,虞家琪,ＬｅＧｏｕｅｔＪ－Ｌ,ＴｉａｎＭＬｏｒｇｅｒｅＩ,ＧａｌａｕｐＪＰ,ＧｒｅｌｅｔＦ;依賴(lài)于激光線寬的信息寫(xiě)入效率的研究[J];發(fā)光學(xué)報(bào);1997年04期

8 熊錦,胡響明,彭金生;原子相干對(duì)反轉(zhuǎn)和無(wú)反轉(zhuǎn)激光線寬的影響[J];量子光學(xué)學(xué)報(bào);2000年02期

9 張迪;趙尚弘;吳卓亮;楚興春;占生寶;;光纖激光外腔頻譜組束的實(shí)驗(yàn)研究[J];光電子.激光;2010年09期

10 倪愷;何興道;陳小華;劉娟;;基于虛擬儀器的激光水中傳輸規(guī)律的研究[J];微計(jì)算機(jī)信息;2008年16期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 陳玖朋;基于自外差激光線寬測(cè)量方法改進(jìn)的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(國(guó)家授時(shí)中心);2016年

2 李利平;高精細(xì)度光學(xué)腔及其在低損耗和激光線寬測(cè)量中的應(yīng)用[D];山西大學(xué);2004年

3 喬卓凡;用高Q腔壓窄激光線寬關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];北京交通大學(xué);2007年

4 李楠;鈉信標(biāo)激光線寬控制及高效和頻技術(shù)研究[D];中國(guó)工程物理研究院;2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于自外差激光線寬測(cè)量方法改進(jìn)的理論與實(shí)驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：259143