2007年,Del’Haye等人報道了世界上第一個微腔光頻梳,自此之后,微腔光頻梳先后在多種材料平臺上被實現(xiàn),并且被成功地應用到超高速并行光通信技術、微波光子學、光學頻率合成、光鐘、雙梳光譜學和雙梳測距等領域,展現(xiàn)出前所未有的優(yōu)異性能。本論文采用高折射率差微環(huán)諧振腔,基于外部注入泵浦光和“自鎖定”產生泵浦光兩種技術方案,開展了微腔光頻梳產生的實驗和理論研究,具體的研究內容和取得的成果如下:一、系統(tǒng)地研究了微環(huán)諧振腔的設計和測試方案。針對產生微腔光頻梳的需求,對微環(huán)諧振腔的自由光譜范圍、品質因子和色散系數(shù)進行了針對性的設計,并采用互補金屬氧化物半導體相兼容的工藝制備出高折射率差微環(huán)諧振腔。采用光纖環(huán)形諧振腔輔助的測試方法,對微環(huán)諧振腔的主要參數(shù)進行了測試表征,其自由光譜范圍約為49GHz,品質因子分布在1.4~2.1×10~6,微腔的色散系數(shù)約為43ps~2/km。二、實現(xiàn)了微環(huán)諧振腔的蝶形封裝,首次采用半導體致冷器（TEC）調諧微環(huán)諧振腔諧振峰的方法,產生了片上孤子晶體頻梳。類比晶體中的晶格結構,實驗中觀察到的孤子晶體具有理想態(tài)、Schottky缺陷、Frenkel缺陷和超結構缺陷等多... 

【文章頁數(shù)】：178 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 光學頻率梳簡介
    1.2 光頻梳的種類及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 基于鎖模激光器的光頻梳
        1.2.2 基于光電調制技術的光頻梳
        1.2.3 微腔克爾光頻梳
    1.3 論文的內容安排
第二章 光學微腔的設計、制備與測試
    2.0 光學微腔的濾波特性
    2.1 光學微腔的設計
        2.1.1 光學微腔的自由光譜范圍
        2.1.2 光學微腔的品質因子
        2.1.3 光學微腔的色散特性
    2.2 光學微腔的制備
    2.3 光學微腔的參數(shù)測試
        2.3.1 波導傳輸損耗的測試
        2.3.2 光學微腔的參數(shù)測試
    2.4 小結
第三章 光學微腔中的光參量振蕩
    3.1 光學微腔中的相位匹配
    3.2 光學微腔中光參量振蕩的耦合模理論
    3.3 光參量振蕩的閾值
    3.4 光學微腔中的光參量振蕩
        3.4.1 用于OPO實驗的微環(huán)諧振腔介紹
        3.4.2 微環(huán)諧振腔中的光參量振蕩實驗
    3.5 小結
第四章 微腔光頻梳
    4.1 Lugiato-Lefever方程
    4.2 微腔光頻梳產生實驗
    4.3 微腔光頻梳的噪聲分析
    4.4 小結
第五章 微腔孤子晶體頻梳
    5.1 微腔孤子晶體頻梳的產生實驗
        5.1.1 微腔孤子晶體的產生實驗
        5.1.2 微腔孤子晶體的分類
        5.1.3 泵浦的失諧量測量
        5.1.4 微腔孤子晶體的轉換效率
        5.1.5 微腔孤子晶體頻梳的穩(wěn)定性分析
    5.2 孤子晶體頻梳的拉曼自頻移效應
    5.3 孤子晶體頻梳的線寬和短時間重頻穩(wěn)定性
        5.3.1 延時自外差法測量光波線寬和短時間頻率穩(wěn)定性基礎
        5.3.2 孤子晶體頻梳的線寬及短時間重頻穩(wěn)定性測量
    5.4 程控孤子晶體頻梳的產生
    5.5 基于微環(huán)諧振腔的窄線寬激光器及孤子晶體頻梳產生
        5.5.1 集成化的窄線寬激光器
        5.5.2 可高度集成的孤子晶體頻梳
    5.6 小結
第六章 “自鎖定”微腔光頻梳
    6.1 “自鎖定”微腔光頻梳產生實驗
    6.2 雙色泵浦微腔光頻梳的產生實驗
    6.3 濾波器驅動的耗散四波混頻鎖模激光器
        6.3.1 耗散四波混頻鎖鎖模激光器簡介
        6.3.2 速率可倍頻調節(jié)的“FD-DFWM”鎖模激光器實驗研究
        6.3.3 速率可調諧的“FD-DFWM”鎖模激光器的理論仿真
    6.4 基于環(huán)形光纖腔的微腔光頻梳
    6.5 “自鎖定”正交雙梳實驗研究
    6.6 小結
第七章 工作總結與展望
    7.1 論文的主要研究成果及創(chuàng)新點
    7.2 對未來工作的展望
參考文獻
附錄A 插圖和表格索引
    A.1 插圖索引
    A.2 表格索引
附錄B 符號與縮略詞
    B.1 符號
    B.2 縮略詞
致謝
作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Numerical simulation and temporal characterization of dual-pumped microringresonator-based optical frequency combs[J]. XIAOHONG HU,WEIQIANG WANG,LEIRAN WANG,WENFU ZHANG,YISHAN WANG,WEI ZHAO.  Photonics Research. 2017(03)
[2]相干光纖通信系統(tǒng)對激光器線寬的要求[J]. 劉繼紅,張瑩,梁猛.  光通信技術. 2011(12)
[3]高速BPSK相干光通信系統(tǒng)對激光器線寬要求[J]. 徐爭放.  空間電子技術. 2011(01)



本文編號：3715747