本文關(guān)鍵詞：基于新材料與新技術(shù)的光纖激光器研究　出處：《北京交通大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著材料科學(xué)與微電子技術(shù)的發(fā)展,對(duì)各種有機(jī)非線性光學(xué)材料和大規(guī)模光學(xué)集成(Opto-VLSI)芯片及其在電光器件、光學(xué)信號(hào)處理、多波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器與激光鎖模技術(shù)等方面的應(yīng)用技術(shù)研究成為近年來(lái)光電子學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題,具有十分廣闊的研究與發(fā)展空間。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),隨著密集波分復(fù)用(DWDM)、Tbit/s級(jí)全光正交頻分復(fù)用(AO-OFDM)超信道技術(shù)等大容量光傳輸技術(shù)的迅速發(fā)展,對(duì)各種多波長(zhǎng)激光器和激光鎖模技術(shù)的研究受到了通信技術(shù)領(lǐng)域的高度重視。本文在對(duì)有機(jī)非線性光學(xué)材料合成與薄膜制備技術(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,對(duì)基于有機(jī)非線性光學(xué)材料和硅基液晶(LCoS)大規(guī)模光學(xué)集成芯片的被動(dòng)鎖模光纖激光器、可調(diào)諧光纖激光器和多波長(zhǎng)光纖激光器進(jìn)行了深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,取得的主要研究成果有：(1)有機(jī)非線性復(fù)合薄膜的制備及其光學(xué)特性的研究。采用主客摻雜法,將聚酰胺酸與有機(jī)化合物進(jìn)行溶液混合,得到有機(jī)復(fù)合溶液。提出并實(shí)現(xiàn)了一種采用梯度升溫將復(fù)合溶液熱亞胺化成膜的有機(jī)薄膜制備方法。設(shè)計(jì)合成了三類新型有機(jī)非線性復(fù)合薄膜：苯并噻唑-咔唑衍生物／聚酰亞胺薄膜、二茂鐵衍生物／聚酰亞胺薄膜和碳納米材料／聚酰亞胺薄膜。通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)和透射光譜法研究了三類薄膜的線性光學(xué)特性,在此基礎(chǔ)上,采用Z掃描技術(shù)研究了三類薄膜的三階非線性光學(xué)特性,為設(shè)計(jì)合成具有更高非線性特性的有機(jī)光學(xué)材料以及相關(guān)光電子器件的制備提供了參考和依據(jù)。(2)基于飽和吸收體的被動(dòng)鎖模光纖激光器的理論與實(shí)驗(yàn)研究。以光纖中光信號(hào)傳輸?shù)姆蔷�性薛定諤方程、摻鉺光纖放大器的行波速率方程以及有源介質(zhì)中的隨機(jī)自發(fā)輻射模型等物理模型為基礎(chǔ),建立了較為完備的基于飽和吸收體的被動(dòng)鎖模光纖激光器的理論模型；應(yīng)用迭代的對(duì)稱分步傅里葉方法和行波模型數(shù)值模擬了環(huán)形腔鎖模光纖激光器內(nèi)的脈沖形成過(guò)程,并分析了激光諧振腔內(nèi)各設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)輸出脈沖特性的影響。在此基礎(chǔ)上,將碳納米材料／聚酰亞胺薄膜置于兩個(gè)光纖頭中間構(gòu)成了三明治結(jié)構(gòu)鎖模器件,插入環(huán)形腔內(nèi)構(gòu)成了基于碳納米材料／聚酰亞胺薄膜的被動(dòng)鎖模光纖激光器,實(shí)現(xiàn)了脈沖寬度為1.76ps、譜寬為2m的超短脈沖輸出。(3)基于錐形光纖的光纖激光器的研究。采用熔融拉錐系統(tǒng)制備不同直徑的錐形光纖,運(yùn)用Origin軟件擬合得出了錐形光纖半徑隨拉伸長(zhǎng)度的變化關(guān)系。運(yùn)用RSoft公司的BeamPROP模塊對(duì)不同直徑錐形光纖的傳輸特性進(jìn)行了模擬,同時(shí)用ASE Optical Source作為輸入光源,選取1520nm-1620nm波段,測(cè)量了不同直徑錐形光纖的傳輸特性。將錐形光纖接入環(huán)形腔,構(gòu)成了基于錐形光纖的光纖激光器,通過(guò)偏振控制器改變光的偏振態(tài),實(shí)現(xiàn)了1563.828nm-1565.444nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)可調(diào)諧以及1.48nm間隔的雙波長(zhǎng)輸出。(4)基于波長(zhǎng)選擇開關(guān)的多通道可調(diào)諧光纖激光器的研究。對(duì)基于硅基液晶空間光調(diào)制器(LCoS-SLM)的可編程波長(zhǎng)選擇開關(guān)光學(xué)濾波技術(shù)進(jìn)行了研究,實(shí)現(xiàn)了基于LCoS-SLM的1×32端口波長(zhǎng)選擇開關(guān)可調(diào)諧濾波器。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合1×32光纖分束器,研制了多通道可調(diào)諧光纖激光器,在1530nm～1560nm的鉺光纖增益譜范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)了32通道的連續(xù)可調(diào)諧激光輸出。(5)基于馬赫-曾德爾濾波器(M-Z)和LCoS-SLM可調(diào)諧濾波器的多波長(zhǎng)光纖激光器的研究。結(jié)合非線性偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng),利用M-Z濾波器,研制了基于M-Z濾波器的多波長(zhǎng)光纖激光器,實(shí)現(xiàn)了邊模抑制比為48dB的27波長(zhǎng)穩(wěn)定激光輸出；同時(shí),利用基于LCoS-SLM的可調(diào)諧濾波器,研制了基于LCoS-SLM可調(diào)諧濾波器的多波長(zhǎng)光纖激光器,在1530nm-1560nm范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)間隔分別為0.8nm、 1.6nm、2.4nm、3.2nm、4nm的二波長(zhǎng)、三波長(zhǎng)和四波長(zhǎng)激光輸出,并且波長(zhǎng)位置以0.8nm為間隔的連續(xù)可調(diào)諧多波長(zhǎng)激光輸出的邊模抑制比可達(dá)53dB。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248
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本文編號(hào)：1329762