【摘要】：三角形脈沖是一種具有特殊時域波形的光脈沖,其前后沿具有變化率恒定并且符號相反的特殊時域形狀。脈沖在光纖中傳輸時,由自相位調(diào)制(self-phase modulation,SPM)和交叉相位調(diào)制(cross-phasemodulation,XPM)在線性變化的前后沿附近產(chǎn)生的頻率啁啾是恒定的,即SPM和XPM會使頻率偏移,但不會產(chǎn)生新的頻率分量,因此可以實現(xiàn)脈沖能量向兩個新頻率處的轉(zhuǎn)移,實現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換。因此三角形光脈沖的生成和應(yīng)用也成為研究和關(guān)注的熱點。本文對三角形脈沖發(fā)生器進行了理論研究和仿真分析。研究的主要內(nèi)容如下:(1)介紹了三角形脈沖在全光領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用,分析了三角形脈沖相比于高斯脈沖在波長轉(zhuǎn)換方面的性能優(yōu)勢。介紹了利用時域波形疊加得到三角形脈沖的兩種方案,對其結(jié)構(gòu)進行了理論推導(dǎo),分析了其優(yōu)勢與不足。介紹了方案中涉及到的馬赫曾德爾調(diào)制器的結(jié)構(gòu)和原理以及三個偏置工作點的特性。在此基礎(chǔ)上提出了一種基于時域波形疊加的三角形脈沖的實現(xiàn)方案。將兩個相似的正弦信號,以正交偏振的狀態(tài)進行疊加,在疊加前引入一定的延時,通過調(diào)節(jié)引入的延時可以得到理想的三角形光脈沖。設(shè)計的方案中調(diào)制指數(shù)不再是一個固定的值,而是可以在范圍0.92≤β≤1.57內(nèi)自由選擇的參數(shù)。該方案采用的是時域波形疊加的方案,避免了傳統(tǒng)的對頻譜線操作的做法,實現(xiàn)起來更加靈活穩(wěn)定。(2)對設(shè)計的方案進行了仿真驗證和分析。首先通過仿真實現(xiàn)了三角形脈沖的輸出,并得到了多種頻率的三角形光脈沖,可以獲得最高頻率為40GHz的脈沖信號,驗證了方案的可行性和調(diào)諧靈活性。對影響結(jié)果的參數(shù)進行了分析,分析了調(diào)制指數(shù)漂移、偏置電壓漂移以及延時抖動對最終波形的影響,并引入了擬合誤差來量化產(chǎn)生波形的擬合程度,能夠更為直觀判斷參數(shù)漂移對波形的影響。當(dāng)擬合誤差小于3%時得到的波形可以視為理想波形,在此條件下,得到了可接受的調(diào)制指數(shù),偏置電壓差以及延時相對最佳值的漂移范圍分別為-10%～5%,-3%～3%和-14%～16%。(3)將設(shè)計的方案與同類時域波形產(chǎn)生方案進行了對比。兩個方案均是通過相似的兩個波形進行疊加來得到三角形脈沖,對比方案通過兩個相似的方波疊加,本文方案通過兩個相似的正弦波疊加。一方面由于該方案進行了實驗,本文將兩個方案放在同一仿真環(huán)境下進行驗證,能間接地驗證本方案的實驗可行性;另一方面通過對比分析,可以得出本方案的優(yōu)勢,包括調(diào)諧靈活性更優(yōu)、調(diào)制指數(shù)的靈活性更好,并且能直接得到光域的三角形脈沖。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN78

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