光學頻率梳（OFC）是在時域上具有重復(fù)頻率的脈沖序列而在頻域上具有等間隔的譜線分布,其被廣泛應(yīng)用于計量學、光通信、任意波形產(chǎn)生和光子微波等領(lǐng)域。目前OFC產(chǎn)生方式主要分為三種:一是利用鎖模激光器獲取OFC;二是通過外部調(diào)制器產(chǎn)生OFC;三是基于增益開關(guān)半導體激光器產(chǎn)生OFC。而基于增益開關(guān)半導體激光器產(chǎn)生OFC的方案由于具有易于實現(xiàn)、梳距靈活可調(diào)和低損耗等優(yōu)勢而受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。與邊發(fā)射半導體激光器相比,垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）具有單縱模輸出、閾值電流低、與光纖易耦合、易于集成激光陣列等獨特優(yōu)點。特別地,由于VCSEL腔內(nèi)介質(zhì)的各向異性使其具備輸出兩個正交偏振分量的潛力,因此基于VCSEL有望獲得兩路相互正交的寬帶OFC。本文提出基于正交光注入增益開關(guān)850 nm垂直腔面發(fā)射激光器（850nm-VCSEL）獲取梳距可調(diào)的雙路寬帶OFC的方案,數(shù)值研究了系統(tǒng)參量對OFC性能的影響。在該方案中,首先采用大信號電流調(diào)制850 nm-VCSEL使其呈現(xiàn)增益開關(guān)狀態(tài),此時Y偏振分量激射并呈現(xiàn)周期脈沖狀態(tài)而X偏振分量被抑制,可獲得一路偏振沿Y方向的OFC（Y-OFC）;進一步引入偏振方向... 

【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光學頻率梳頻域(a)與時域(b)

碩士學位論文緒論3近梳齒的頻率間隔，我們把這個頻率間隔稱之為拍頻信號。再進一步確定最近距離梳齒的中心頻率，于是被測激光的中心頻率將能得到精確測量。通過微小改變OFC的0或者后觀察光電探測器所測的拍頻信號確定所測的連續(xù)激光和其距離最近的梳齒之間的大小，用商業(yè)使用的頻率計大致測量連續(xù)激光器的中心頻率于是得到被測連續(xù)激光最近距離梳齒的n值，從而將能確定距離最近梳齒的中心頻率。2004年，日本Schibli課題組利用全光纖光學頻率梳光源進行光學計量，證明了OFC可用于精密測量未知頻率連續(xù)激光[12]。圖1.2光學頻率梳精密測量激光中心頻率的示意圖(2)在光傳輸領(lǐng)域中，眾所周知，光波分復(fù)用技術(shù)可用于提高光纖通信傳輸容量。傳統(tǒng)光波分復(fù)用技術(shù)中通常是利用連續(xù)激光陣列實現(xiàn)，OFC具有梳狀光譜的特點，因此在光波分復(fù)用系統(tǒng)中也是很好的光源[13,14]。它的任何一根梳齒可以看作信息傳輸?shù)耐ǖ�，因此，信道隨著梳齒根數(shù)的增加成倍擴大，進而光傳輸信息的容量也成倍增加。一般情況下，用于商業(yè)波分復(fù)用器、濾波器選取OFC梳齒的頻率間隔是在GHz量級。光信號在傳輸過程中，其誤碼率和OFC梳齒的信噪比有關(guān)，當信噪比越高，誤碼率越校OFC的梳齒之間具有良好的相干性和其頻率相對穩(wěn)定的優(yōu)點使光信號在光纖傳輸過程中產(chǎn)生的非線性效應(yīng)可以得到補償[15]。此外，OFC具有功率損耗低，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點使之得到實際應(yīng)用。(3)在光信號處理領(lǐng)域中，OFC可用于產(chǎn)生光學任意波形和微波信號處理[16,17]。改變頻域上OFC的任何一根梳齒的強度和相位，由傅里葉變換理論得到在其時域上可呈現(xiàn)出任意波形的光學信號。光學任意波形的種類與OFC的梳齒根數(shù)有關(guān)。圖1.3是OFC用于光學任意波形產(chǎn)生的示意圖，一束連續(xù)激光先后經(jīng)過兩個相位調(diào)制器后產(chǎn)生OFC?

西南大學碩士學位論文緒論4理，梳齒變得平坦整齊，時域上呈現(xiàn)的是脈沖寬度為2.4ps的高斯脈沖序列。脈沖序列再先后經(jīng)過摻鉺光纖放大器和色散漸變光纖后，梳齒的數(shù)目擴大數(shù)倍，在時域上呈現(xiàn)出脈沖寬度僅為270fs光信號脈沖。脈寬被壓縮的光信號經(jīng)過第二臺梳齒優(yōu)化儀，其中部分梳齒的強度和相位被改變，時域上就可以得到光學任意波形[16]。圖1.3光學頻率梳用于光學任意波形產(chǎn)生的示意圖(4)在光譜測量領(lǐng)域中，因為OFC獨特的優(yōu)點得到廣泛的應(yīng)用，性能也得到了改善提升，其光譜的覆蓋范圍已經(jīng)從紫外直至中紅外。OFC光譜測量技術(shù)因其具有測量光譜范圍覆蓋廣、光譜分辨率高和測量靈敏度高等特點受到了諸多學者的青睞[18,19]。圖1.4是雙光梳用于測量光譜的原理圖，雙光梳是兩臺重復(fù)頻率不同且具有相干性的OFC光源組成的雙光梳系統(tǒng)[18]。雙光梳系統(tǒng)測量光譜是將雙光梳源經(jīng)過被測樣品后，再由傅里葉分析其相位和振幅得到所測樣品的光譜信息。光頻梳1經(jīng)過氣體光譜吸收池后，再與其重復(fù)頻率不同的光頻梳2合并進入光電探測器。相比于直接用OFC進行光譜測量，雙光梳測量光譜技術(shù)系統(tǒng)裝置是固定的，并且測量速度更快，光譜分辨率和信噪比都更高[20-22]。圖1.4雙光頻梳用于光譜測量原理(5)在2007年，天文學家提出將頻率梳技術(shù)應(yīng)用到天文多譜勒視向速度測量中，也就是利用OFC在頻譜上頻率間隔相同和強度均勻分布的梳齒為高分辨的天文光譜儀做波長定標[23]。2008年，歐洲南方天文臺和馬普量子光學Hansch課題組共同完成首次在天文望遠鏡上通過OFC進行天文定標并且記錄太陽光譜的譜線變化的實驗[24]。OFC在高精度光譜定標應(yīng)用中具有定標精度高、長期穩(wěn)定性等優(yōu)點由此得到了發(fā)展。通常在天文光譜儀的光譜定標應(yīng)用中，為了匹配光譜儀的分辨


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