【摘要】：當(dāng)今社會,光纖通信發(fā)展越來越快,同時也面臨著很多問題,例如偏遠(yuǎn)地區(qū)的通信光纖鋪設(shè)、易被人為破壞等,空間激光通信可以很好的避開這些缺點(diǎn)而慢慢被人們重視。在空間激光通信技術(shù)的發(fā)展中,零差相干光通信技術(shù)因其具有傳輸距離遠(yuǎn),誤碼率低,不受地域限制等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。激光信號在空間傳輸過程中,通常會受到多普勒頻移效應(yīng)的影響,信號光的頻偏可達(dá)到GHz量級。捕獲空間中的傳輸信號光并與本振光相干疊加實(shí)現(xiàn)信號放大,需要本振激光器輸出的激光具有頻率穩(wěn)定且能夠快速調(diào)頻的特性。在激光探測應(yīng)用中,激光雷達(dá)接收到的信號光往往比較微弱,需要接收到的信號光與本振光進(jìn)行拍頻來實(shí)現(xiàn)信號光的解調(diào),以提高探測的靈敏度。研究快速可調(diào)諧激光器對提高激光雷達(dá)的性能具有重要意義。論文回顧了激光調(diào)頻和噪聲抑制技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程,為了保證激光器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的可調(diào)諧激光輸出,首先要選取優(yōu)質(zhì)的光源,由于固體激光器能夠獲得窄線寬和高功率輸出的優(yōu)點(diǎn),可以作為一種備選光源。在工作物質(zhì)方面,采用高增益的Nd:YVO_4晶體。本文使用光電負(fù)反饋技術(shù)對Nd:YVO_4固體激光器進(jìn)行噪聲抑制研究,并采用電光方式實(shí)現(xiàn)快速調(diào)頻。我們的研究主要分為四個部分:(1)利用四能級激光器全量子理論模型,對激光噪聲的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行分析,可以有效的克服傳統(tǒng)速率方程理論在定量方面不準(zhǔn)確的缺陷。并求出自由運(yùn)轉(zhuǎn)下的噪聲譜和激光相對強(qiáng)度噪聲傳遞函數(shù)。(2)開展了低噪聲快速調(diào)頻Nd:YVO_4激光器的設(shè)計(jì),測量Nd:YVO_4的自發(fā)輻射譜線,利用LiTaO_3晶體本身的F-P標(biāo)準(zhǔn)具效應(yīng)來選擇單縱模,并計(jì)算得到的LiTaO_3晶體的透過率與波長的關(guān)系,分析相位超前和環(huán)路增益對噪音抑制的影響,通過仿真得到對應(yīng)的激光噪聲譜。(3)在實(shí)驗(yàn)方面,設(shè)計(jì)相位超前電路,在保證激光器單頻輸出的基礎(chǔ)上,對LiTaO_3晶體進(jìn)行施加控制電壓,實(shí)現(xiàn)快速調(diào)頻,通過數(shù)據(jù)擬合表明,該固體激光器的調(diào)頻范圍高達(dá)150 MHz。在光電負(fù)反饋環(huán)路中加入合適的相位超前并放大,發(fā)現(xiàn)噪聲的峰值向高頻方向移動,同時在整個頻譜范圍內(nèi),相對強(qiáng)度噪聲峰值低于-120 dB/Hz,驗(yàn)證了方案的可行性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN248
【圖文】：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文vity）半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)了激光腔內(nèi)模式增強(qiáng)頻率調(diào)制，1μm-5僅僅在高比特率調(diào)制下就可以獲得超過 500：1 的縱模辨別比，0-9，在單頻操作下能夠獲得高達(dá) 1 Gbit / s 的直接調(diào)制。當(dāng) C3激式操作時，實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 26 /mA 的平均頻率調(diào)諧速率和 300 然后利用標(biāo)準(zhǔn)具的選擇透過性，實(shí)現(xiàn)了 1.3 μm 波長附近半個增，調(diào)頻速率為 10 /mA[3,4]。，斯坦福大學(xué) Robert L. Byer 等人提出了單塊非平面環(huán)形腔激光關(guān)的理論驗(yàn)證[5]。該激光器結(jié)合了環(huán)形激光器和單塊激光器各自可以利用 Nd:YAG 晶體實(shí)現(xiàn)所謂的環(huán)形腔。環(huán)形腔如圖 1-1 所示夠輸出單縱模激光，該激光器一個突出優(yōu)點(diǎn)就是頻率可調(diào)諧。

且可以利用 Nd:YAG 晶體實(shí)現(xiàn)所謂的環(huán)形腔。環(huán)形腔如圖 1-1 所能夠輸出單縱模激光，該激光器一個突出優(yōu)點(diǎn)就是頻率可調(diào)諧圖 1-1 單塊非平面環(huán)形激光諧振腔[5]7年Owyoung和Esherick等人對Nd:YAG單塊環(huán)形激光器進(jìn)行調(diào)體兩側(cè)施加壓電調(diào)制信號時，能夠?qū)崿F(xiàn) 76.5 GHz 的頻率調(diào)諧范 1-2 所示。實(shí)驗(yàn)中，由于 Nd:YAG 晶體受壓，還觀察到雙折射現(xiàn)得到不同的壓電調(diào)制效率。

)、5 s(曲線 b)、15 s(曲線 c)對應(yīng)固體激光器在 15 V 調(diào)制電線[6]omas J. Kane 和 Emily A. P. Cheng 利用壓電陶瓷調(diào)諧對形激光器進(jìn)行調(diào)諧[7]，將壓電陶瓷黏在電光晶體上，且是 0.25 μm。壓電陶瓷兩端加入 15 V 的電壓，在 1 μs，分別對應(yīng)圖 1-3 所示曲線(a)、(b)、(c)所示，從圖可 16 MHz 范圍內(nèi)的頻率調(diào)諧。當(dāng)加在壓電陶瓷晶體兩端 以下時，激光調(diào)諧系數(shù)為 1 MHz/V。當(dāng)施加壓電陶瓷 V 時，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá) 100 MHz 范圍內(nèi)的激光調(diào)諧。.J. Zayhowski 等人設(shè)計(jì)出輸出功率僅幾個 mW 以壓電:YAG 微片激光器[8]。1991 年，P.A. Schulz 等人利用了 Nd:YAG 調(diào)頻激光輸出[9]。由于兩個激光器都采用電效應(yīng)和線性電光效應(yīng)獲得高達(dá) GHz 量級的調(diào)頻帶寬生在諧振腔的縱模間隔內(nèi)，而且對于微片激光器，增激光輸出功率比較低。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 張欣婷;安志勇;亢磊;;基于壓電陶瓷的激光頻率調(diào)諧技術(shù)[J];應(yīng)用光學(xué);2015年06期

2 陳慧敏;高志林;朱雄偉;;調(diào)頻連續(xù)波激光調(diào)制方法研究[J];紅外與激光工程;2015年06期

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本文編號：2801180