本文關(guān)鍵詞：磷酸鹽單頻光纖激光器噪聲機(jī)理及其抑制技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 光纖激光器 單頻 強(qiáng)度噪聲 頻率噪聲 噪聲抑制

【摘要】：近二十年來,單頻光纖激光器因其在相干光通信、光纖干涉?zhèn)鞲幸约跋喔珊鲜葢?yīng)用領(lǐng)域中的絕對(duì)競爭優(yōu)勢(shì),而獲得了舉世矚目的發(fā)展。目前,研究人員仍致力于提高單頻光纖激光器的性能,以不斷提高其應(yīng)用水平并開發(fā)出新的應(yīng)用領(lǐng)域。而噪聲性能作為單頻光纖激光器的重要指標(biāo),是限制其應(yīng)用水平的關(guān)鍵因素。磷酸鹽單頻光纖激光器作為當(dāng)下單頻激光技術(shù)的重要成果,對(duì)其具體噪聲性能以及抑制技術(shù)的研究具有重要意義。本論文針對(duì)短腔高增益磷酸鹽單頻光纖激光器,深入研究其噪聲機(jī)理并探索新型噪聲抑制技術(shù),取得研究成果如下:分析了高增益磷酸鹽單頻光纖激光器中的強(qiáng)度噪聲機(jī)理,并在實(shí)驗(yàn)上對(duì)其中的自發(fā)輻射(ASE)噪聲成分進(jìn)行了驗(yàn)證。建立了高增益磷酸鹽單頻光纖激光器中泵浦誘導(dǎo)產(chǎn)生的頻率噪聲(自熱噪聲)理論模型,獲得相應(yīng)的激光頻率噪聲表達(dá)式。同時(shí),分析了低功率狀態(tài)下ASE效應(yīng)對(duì)頻率噪聲的影響機(jī)理。通過搭建磷酸鹽單頻光纖激光器系統(tǒng)分別對(duì)自熱噪聲與ASE噪聲進(jìn)行了驗(yàn)證。最后,分析了高增益單頻光纖激光器中強(qiáng)度噪聲與頻率噪聲在低頻段的耦合機(jī)理,通過設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證�；趩晤l激光頻率噪聲與線寬之間的關(guān)系,采用損耗補(bǔ)償?shù)难h(huán)延時(shí)自外差法對(duì)高增益磷酸鹽單頻光纖激光器的頻率噪聲與線寬特性進(jìn)行研究,并對(duì)自熱噪聲與ASE噪聲進(jìn)行了驗(yàn)證。另外,利用該方法對(duì)1.0微米波段的單頻激光線寬進(jìn)行測量,用6 km的延時(shí)光纖實(shí)現(xiàn)了3 k Hz的測量精度。采用液晶裝置對(duì)單頻光纖激光器的低頻強(qiáng)度噪聲進(jìn)行了抑制,在0.25-1 k Hz的頻段內(nèi)最大噪聲抑制程度達(dá)到了10 d B以上,并且在1 k Hz頻率處的相對(duì)強(qiáng)度噪聲值小于-140d B/Hz;利用半導(dǎo)體光放大器(SOA)在飽和狀態(tài)下的非線性放大特性,對(duì)單頻激光強(qiáng)度噪聲在0.2-5 MHz內(nèi)整體實(shí)現(xiàn)了20 d B的抑制。并基于SOA對(duì)單頻激光非線性放大過程的被動(dòng)噪聲抑制效應(yīng),提出級(jí)聯(lián)兩個(gè)SOA的強(qiáng)度噪聲抑制方案,噪聲抑制帶寬達(dá)到50 MHz以上,并對(duì)激光馳豫振蕩峰實(shí)現(xiàn)了30 d B的抑制。設(shè)計(jì)并構(gòu)建了單頻光纖激光器的前向與后向自注入鎖定結(jié)構(gòu),對(duì)頻率噪聲與線寬均實(shí)現(xiàn)了較大程度的抑制。基于自注入鎖定激光器系統(tǒng)中強(qiáng)度噪聲的遞歸疊加特性,以及SOA對(duì)單頻激光非線性放大過程的被動(dòng)噪聲抑制特性,設(shè)計(jì)并搭建了結(jié)合SOA的單頻光纖激光自注入鎖定系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了激光頻率與強(qiáng)度噪聲的全光大頻帶大幅度抑制。其中頻率噪聲被抑制達(dá)25 d B,線寬從3.5 k Hz被壓縮到700 Hz。強(qiáng)度噪聲的抑制帶寬達(dá)到了30 MHz,且RIN值在1.5-3 MHz的頻段內(nèi)高出散粒噪聲極限不足5 d B。馳豫振蕩峰從1 MHz附近移向200 k Hz,其峰值幅度從-90 d B/Hz到-125 d B/Hz被抑制了35 d B。
【關(guān)鍵詞】：光纖激光器 單頻 強(qiáng)度噪聲 頻率噪聲 噪聲抑制
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN248
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-32
• 1.1 磷酸鹽單頻光纖激光器概述12-17
• 1.1.1 單頻光纖激光腔結(jié)構(gòu)12-14
• 1.1.2 磷酸鹽單頻光纖激光器研究進(jìn)展14-17
• 1.2 單頻激光噪聲研究現(xiàn)狀17-26
• 1.2.1 單頻激光噪聲起源17
• 1.2.2 強(qiáng)度噪聲研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.2.1 強(qiáng)度噪聲理論基礎(chǔ)17-19
• 1.2.2.2 光纖激光器與固體激光器的強(qiáng)度噪聲對(duì)比分析19-21
• 1.2.2.3 單頻激光強(qiáng)度噪聲抑制技術(shù)21-22
• 1.2.3 頻率噪聲研究現(xiàn)狀22-26
• 1.2.3.1 頻率噪聲理論基礎(chǔ)22-24
• 1.2.3.2 光纖激光器與固體激光器的頻率噪聲對(duì)比分析24-25
• 1.2.3.3 單頻激光頻率噪聲抑制技術(shù)25-26
• 1.3 噪聲表征及其測試方法26-29
• 1.3.1 強(qiáng)度噪聲26-28
• 1.3.2 頻率噪聲與線寬28-29
• 1.4 本課題來源、研究目的和意義29-30
• 1.4.1 本課題來源29
• 1.4.2 本課題的研究目的和意義29-30
• 1.5 本課題的研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)30-32
• 第二章 高增益單頻光纖激光器噪聲機(jī)理研究32-52
• 2.1 強(qiáng)度噪聲機(jī)理32-37
• 2.1.1 機(jī)理分析32-34
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證34-37
• 2.2 頻率噪聲機(jī)理37-48
• 2.2.1 自熱噪聲37-43
• 2.2.1.1 理論模型37-40
• 2.2.1.2 理論結(jié)果分析與討論40-43
• 2.2.2 ASE噪聲43-44
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證44-48
• 2.2.3.1 自熱噪聲的驗(yàn)證44-46
• 2.2.3.2 ASE噪聲的驗(yàn)證46-48
• 2.3 強(qiáng)度噪聲與頻率噪聲的耦合48-51
• 2.3.1 耦合機(jī)理分析48
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證48-51
• 2.4 本章小結(jié)51-52
• 第三章 高增益單頻光纖激光器頻率噪聲特性52-65
• 3.1 引言52
• 3.2 單頻激光頻率噪聲與線寬之間的關(guān)系52-56
• 3.3 損耗補(bǔ)償?shù)难h(huán)延時(shí)自外差法56-64
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置57-59
• 3.3.2 結(jié)果與討論59-64
• 3.4 本章小結(jié)64-65
• 第四章 單頻光纖激光器強(qiáng)度噪聲抑制技術(shù)研究65-82
• 4.1 基于液晶裝置抑制低頻強(qiáng)度噪聲65-68
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置65-66
• 4.1.2 結(jié)果與討論66-68
• 4.2 基于半導(dǎo)體光放大器（SOA）抑制激光強(qiáng)度噪聲68-81
• 4.2.1 SOA的噪聲性能69-71
• 4.2.2 基于SOA的強(qiáng)度噪聲抑制實(shí)驗(yàn)71-76
• 4.2.3 SOA中的自發(fā)輻射（ASE）問題76-79
• 4.2.4 級(jí)聯(lián)SOA的強(qiáng)度噪聲抑制方案79-81
• 4.3 本章小結(jié)81-82
• 第五章 單頻光纖激光器強(qiáng)度噪聲與頻率噪聲同時(shí)抑制技術(shù)研究82-99
• 5.1 引言82
• 5.2 基于自注入鎖定法抑制激光噪聲82-93
• 5.2.1 自注入鎖定技術(shù)概述82-84
• 5.2.2 前向自注入鎖定84-90
• 5.2.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置84-85
• 5.2.2.2 頻率噪聲與線寬抑制85-86
• 5.2.2.3 強(qiáng)度噪聲性能86-89
• 5.2.2.4 自注入鎖定條件分析89-90
• 5.2.3 后向自注入鎖定90-93
• 5.2.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置90
• 5.2.3.2 結(jié)果與討論90-93
• 5.3 結(jié)合SOA與自注入鎖定法的全光噪聲抑制技術(shù)93-98
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)思路93
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置93-94
• 5.3.3 結(jié)果與討論94-98
• 5.4 本章小結(jié)98-99
• 結(jié)論與展望99-101
• 結(jié)論99-100
• 展望100-101
• 參考文獻(xiàn)101-117
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果117-120
• 致謝120-121
• 附件121

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號(hào)：597065