光學(xué)頻率梳（OFC）是在時(shí)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(xiàn)分布,其被廣泛應(yīng)用于計(jì)量學(xué)、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(guò)外部調(diào)制器產(chǎn)生OFC;三是基于增益開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生OFC。而基于增益開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生OFC的方案由于具有易于實(shí)現(xiàn)、梳距靈活可調(diào)和低損耗等優(yōu)勢(shì)而受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。與邊發(fā)射半導(dǎo)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(dú)特優(yōu)點(diǎn)。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(gè)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(kāi)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(duì)OFC性能的影響。在該方案中,首先采用大信號(hào)電流調(diào)制850 nm-VCSEL使其呈現(xiàn)增益開(kāi)關(guān)狀態(tài),此時(shí)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(jìn)一步引入偏振方向... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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光學(xué)頻率梳頻域(a)與時(shí)域(b)

碩士學(xué)位論文緒論3近梳齒的頻率間隔，我們把這個(gè)頻率間隔稱(chēng)之為拍頻信號(hào)。再進(jìn)一步確定最近距離梳齒的中心頻率，于是被測(cè)激光的中心頻率將能得到精確測(cè)量。通過(guò)微小改變OFC的0或者后觀察光電探測(cè)器所測(cè)的拍頻信號(hào)確定所測(cè)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(jì)大致測(cè)量連續(xù)激光器的中心頻率于是得到被測(cè)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(xué)頻率梳光源進(jìn)行光學(xué)計(jì)量，證明了OFC可用于精密測(cè)量未知頻率連續(xù)激光[12]。圖1.2光學(xué)頻率梳精密測(cè)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(shí)現(xiàn)，OFC具有梳狀光譜的特點(diǎn)，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(kuò)大，進(jìn)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(jí)。光信號(hào)在傳輸過(guò)程中，其誤碼率和OFC梳齒的信噪比有關(guān)，當(dāng)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(duì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)使光信號(hào)在光纖傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的非線(xiàn)性效應(yīng)可以得到補(bǔ)償[15]。此外，OFC具有功率損耗低，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)使之得到實(shí)際應(yīng)用。(3)在光信號(hào)處理領(lǐng)域中，OFC可用于產(chǎn)生光學(xué)任意波形和微波信號(hào)處理[16,17]。改變頻域上OFC的任何一根梳齒的強(qiáng)度和相位，由傅里葉變換理論得到在其時(shí)域上可呈現(xiàn)出任意波形的光學(xué)信號(hào)。光學(xué)任意波形的種類(lèi)與OFC的梳齒根數(shù)有關(guān)。圖1.3是OFC用于光學(xué)任意波形產(chǎn)生的示意圖，一束連續(xù)激光先后經(jīng)過(guò)兩個(gè)相位調(diào)制器后產(chǎn)生OFC?

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論4理，梳齒變得平坦整齊，時(shí)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(guò)摻鉺光纖放大器和色散漸變光纖后，梳齒的數(shù)目擴(kuò)大數(shù)倍，在時(shí)域上呈現(xiàn)出脈沖寬度僅為270fs光信號(hào)脈沖。脈寬被壓縮的光信號(hào)經(jīng)過(guò)第二臺(tái)梳齒優(yōu)化儀，其中部分梳齒的強(qiáng)度和相位被改變，時(shí)域上就可以得到光學(xué)任意波形[16]。圖1.3光學(xué)頻率梳用于光學(xué)任意波形產(chǎn)生的示意圖(4)在光譜測(cè)量領(lǐng)域中，因?yàn)镺FC獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)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(cè)量技術(shù)因其具有測(cè)量光譜范圍覆蓋廣、光譜分辨率高和測(cè)量靈敏度高等特點(diǎn)受到了諸多學(xué)者的青睞[18,19]。圖1.4是雙光梳用于測(cè)量光譜的原理圖，雙光梳是兩臺(tái)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(cè)量光譜是將雙光梳源經(jīng)過(guò)被測(cè)樣品后，再由傅里葉分析其相位和振幅得到所測(cè)樣品的光譜信息。光頻梳1經(jīng)過(guò)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(jìn)入光電探測(cè)器。相比于直接用OFC進(jìn)行光譜測(cè)量，雙光梳測(cè)量光譜技術(shù)系統(tǒng)裝置是固定的，并且測(cè)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(cè)量原理(5)在2007年，天文學(xué)家提出將頻率梳技術(shù)應(yīng)用到天文多譜勒視向速度測(cè)量中，也就是利用OFC在頻譜上頻率間隔相同和強(qiáng)度均勻分布的梳齒為高分辨的天文光譜儀做波長(zhǎng)定標(biāo)[23]。2008年，歐洲南方天文臺(tái)和馬普量子光學(xué)Hansch課題組共同完成首次在天文望遠(yuǎn)鏡上通過(guò)OFC進(jìn)行天文定標(biāo)并且記錄太陽(yáng)光譜的譜線(xiàn)變化的實(shí)驗(yàn)[24]。OFC在高精度光譜定標(biāo)應(yīng)用中具有定標(biāo)精度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)由此得到了發(fā)展。通常在天文光譜儀的光譜定標(biāo)應(yīng)用中，為了匹配光譜儀的分辨


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