一、Fiber Acousto-Electro-Optic Modulator(论文文献综述)
张林波[1](2021)在《超窄线宽激光工程化关键技术》文中指出超窄线宽激光又称为超稳激光,是相干性最好的激光。超窄线宽激光在高精度时间频率信号的产生和传递中发挥着非常重要的作用。作为光钟三个组成部分之一的超窄线宽激光,常被称为钟激光,用于钟跃迁信号的探测,其频率稳定度决定了光钟的中短期频率稳定度。超窄线宽激光和飞秒光梳相结合,可以产生超稳光生微波源,减小Dick效应对铯原子喷泉钟的影响,提高现行基准钟的频率稳定度。同时超窄线宽激光作为高精度光纤光学频率传递装置的光源,是提高光频信号传递精度的可靠保障。此外,超窄线宽激光在量子光学、超精密光谱、引力波探测、基本物理量测量等领域都有着广泛的应用。目前,中国科学院国家授时中心承担了921空间站锶原子光钟以及“十三五”高精度地基授时系统两大重要的工程研制项目。本文主要研究内容围绕上述工程任务开展,以超窄线宽激光为研究对象,研究了空间外腔半导体激光器关键技术,高控制带宽的自动稳频关键技术和空间集成光学系统关键技术。论文主要研究内容和创新点如下:(1)698 nm外腔半导体激光器作为空间超窄线宽激光系统的光源,是系统最重要的关键器件之一。商用半导体激光器的体积、重量以及空间环境适应性等方面都无法满足空间超窄线宽激光系统的需求。研制了使用窄带干涉滤光片选模,具有“猫眼”结构的新型可调谐抗振外腔半导体激光器,并通过力学试验对其环境适应性进行验证。国内首次面向空间光钟应用需求,设计研制了基于干涉滤光片的外腔半导体激光器,突破了空间超窄线宽激光研制的一项关键技术。理论分析研究了基于干涉滤光片选模和“猫眼”结构外腔对压窄激光线宽,提高激光器的抗振动能力的特性。在此基础上,设计了一种新型的机械结构,研制的激光器体积小巧、结构稳定,没有任何弹性加载的可调节装置。激光器自由运转时的线宽达到了180 k Hz,在1~10 s内的频率稳定度小于1×10-9.基于有限元方法,对激光器进行了模态分析以及重力环境下的形变分析,激光器的一阶共振频率为2316 Hz,大于基频70 Hz的要求。对激光器进行了空间应用系统有效载荷环境试验要求(鉴定级)半量级的力学环境试验。试验前后激光器输出激光的光斑形状、波长以及输出光功率等主要性能的变化满足设计要求。试验表明,激光器能够抵抗450 g的加速度冲击的要求。(2)针对空间超窄线宽激光在轨运行时无人值守的特点,开展了激光自动稳频实验研究。首次实现了一种基于模拟电路和数字电路相结合的激光自动稳频系统,创新性地提出一种激光频率自动锁定算法。为了获得较快的控制速度,稳频系统的核心为模拟PID电路,所有参数调节通过数字电路以及程序由微控制器来实现。通过优化锁定算法,实现了自动锁定以及失锁后重新锁定的功能。自动稳频系统实现了高达2 MHz的控制带宽,能在不到4 s时间内判断激光器失锁并实现激光频率的重新锁定。经过4 000多次的重复实验,每一次激光频率失锁后都可以实现自动重新锁定。(3)面向空间应用的超窄线宽激光受系统资源条件的限制,其重量、体积等因素是必须考虑的,同时还需要考虑发射过程中振动、冲击的影响以及从地面到空间微重力环境下光路板的形变影响等。针对以上影响因素,对实验室超窄线宽激光光学系统进行了小型化设计,创新性的提出了采用结构拓扑优化设计的方法对集成光学平台进行优化的方案。在此基础上开展了空间超窄线宽激光电性能件光学系统的设计,所有光机组件通过小型化、模块化设计,集成在一块310mm×210 mm光学基板两侧。通过力学仿真分析,光路板在重力的影响下最大形变量仅为0.36μm,初步满足了空间应用要求。解决了小型化、高稳定性、高精密光束指向等空间集成光学关键技术难题。对空间窄线激光器电性能件的指标进行了初步测试,激光器线宽约4.6 Hz,频率稳定度优于3.5×10-15/s.(4)开展了应用于高精度光纤光学频率传递的1550 nm超窄线宽激光工程化研究。面向可移动、可搬运以及电信机房环境的应用,对光学模块、物理模块、电路模块进行了小型化、集成化优化设计。整个系统集成在19寸6 U隔音机箱内,质量小于30 kg.解决了光学参考腔振动敏感度优化,系统集成等关键技术问题,为通讯波段的超窄线宽激光工程化奠定了坚实基础。本文的研究工作解决了可移动、可搬运以及未来面向空间应用的超窄线宽激光工程化所面临且迫切需要解决的关键问题,为未来空间原子频标的产生和高精度光纤光学频率信号的传递奠定了基础。
刘孚安[2](2021)在《新型碲酸盐声光材料制备与器件研究》文中研究指明激光调Q是在时域上将激光能量压缩到宽度极窄的一种调制技术。该技术的进步是激光发展史上一个重要的突破,拓展了激光的应用范围。基于声光基质材料的声光调Q器件具有驱动电压低、重频高、插入损耗小、成本低等优势。因此以声光调Q器件为基础的高重频、高功率全固态激光器和光纤激光器得到了广泛的研究。声光基质材料是声光调制器件的基础。随着声光晶体的发展,如TeO2、PbMoO4、GaP等,声光器件的性能得到了极大的提高。激光应用领域的不断拓展对声光器件提出了更高的要求。由于传统声光材料的器件已不能完全满足声光器件的需求,因此发展新型高效的声光晶体成为突破声光器件的关键。近年来,本课题组一直致力于新型光电功能晶体的研究。在二阶姜-泰勒效应(SOJT)指导下,课题组生长出10余种以BaTeMo209为代表的钨/钼酸盐晶体,在2017和 2020 年分别报道了 β-BaTeMo2O9(β-BTM)和 α-BaTeMo209(α-BTM)声光器件,并获得多项国内和国际专利。低频条件下,声光玻璃得到了广泛的应用。碲酸盐玻璃声光优值大、对超声波吸收小,理论上是最有前景的声光基质材料。同时,玻璃制备过程简单,制备成本低,玻璃器件的驱动电压低,器件体现出各向同性。此外,玻璃和声光晶体工作频率相结合可以覆盖低频和高频。基于以上分析,本论文主要研究方向是新型碲酸盐声光材料的探索与声光器件的制备。本论文共分为六章,主要的研究内容和研究结果如下:Ⅰ.声光效应的简介主要是对于声光器件的概念和基本原则、声光器件的分类和方法以及在声光器件的应用进行简单介绍。此外,简单介绍了近年来本课题组生长的新型声光晶体和基于声光特性的功能复合研究。Ⅱ.声光器件的制作与表征方法主要介绍了声光器件的设计流程,如压电换能器和键和层的设计。并对声光器件性能参数进行优化设计,其中最重要的是对器件衍射效率的提高。Ⅲ.新型声光晶体α-BTM的器件制作与性能表征目前,α-BTM晶体的生长技术已经基本成熟,工艺参数得到固化;大尺寸、高质量的晶体完全满足器件制备与优化。本课题组前期实验结果表明α-BTM具有优异的声光性能。本论文基于α-BTM设计和制备了 633 nm,1064 nm,1550 nm波段的多个声光调Q器件,并对性能参数进行了系统的表征。633 nm,1064 nm,1550 nm声光器件衍射效率分别达到85%,84%和70%。为满足光纤激光器对声光器件的需求,我们以α-BTM为基质设计了光纤声光调Q器件。器件设计波长为1064 nm,驱动频率为100 MHz,器件的上升时间和消光比分别为32.8 ns和65 dB,插入损耗为3.66 dB。器件成功应用于掺镱的全光纤调Q光纤耦合激光器,其最大的输出功率约为5.3 mW,最小脉宽可调制到167 ns,最大峰值功率为1.6 W。针对插入损耗相对现有器件偏大问题,通过制备工艺优化,器件插入损耗降低至1.8 dB,达到商用声光器件的技术指标。本论文同时提供了应用于1550 nm光纤声光调制器件,在200 MHz工作频率下,器件插入损耗4.5 dB,其消光比为58 dB,上升时间为10 ns。Ⅳ.CTW晶体声光及声光拉曼复合研究功能复合有利于激光器小型化。本论文将CTW晶体受激拉曼散射效应与声光效应相结合,实现了声光-拉曼复合激光输出。在1064 nm条件下,CTW声光调Q器件可以实现一阶拉曼激光输出(1178 nm),并同时实现自调Q。声光-拉曼激光输出最大平均输出功率为18 mW。V.新型碲酸盐声光玻璃(KTeP)的制备及器件制作以TeO2为玻璃的中间体,KH2PO4为网络修饰体制备了新的碲酸盐玻璃K2O-TeO2-P2O5(KTeP)。组分调控发现,当KH2PO4:TeO2=1:2时,玻璃不发生潮解。退火研究结果发现最佳退火温度为350℃。玻璃的透光波段为380 nm~3000 nm。基于KTeP玻璃(KH2PO4:TeO2=1:2)的声光调Q器件性能研究表明,在工作波长为1550 nm时,器件的衍射效率最高为50.8%;工作波长1064 nm时,器件的衍射效率最高为70.6%。为后续KTeP玻璃激光自调Q特性研究,对玻璃进行了稀土离子掺杂。808 nm激发下,Nd3+离子玻璃发射波长为1057 nm;450 nm激发下,Dy3+离子掺杂玻璃存在三个发射波长,482 nm、576 nm以及665 nm。其中,576 nm波段的黄光的发射峰最强。
黄灿[3](2021)在《镧掺杂锆钛酸铅体系介电材料的电光效应机制和储能性能调控》文中认为随着现代光通信领域的迅速发展,对光通信技术和器件提出了越来越高的要求,甚至提出了未来光通信实行全光系统的愿景。光交换器件是全光系统中最关键的器件,依赖高速电子组件作交换或路由等处理的机械式光开关器件端口少、响应速度慢、集成度低,传统的电光材料,如铌酸锂,电光系数小、半波电压高,无法满足未来全光通信的应用要求。为了解决这一难题,本研究以掺镧锆钛酸铅(PLZT)电介质材料为研究对象,通过调控成分和制备工艺研制出具有优良电光效应的PLZT薄膜电介质材料,并阐明了其产生电光效应的机制。PLZT电介质材料除了具有大的二次电光系数、光学性能优良外,还具有优异的介电性能。PLZT陶瓷粒子通过与聚偏氟乙烯(PVDF)复合,可得到柔性好、储能密度大的电介质材料,满足电子元器件轻量化、微型化的需求。本研究合成了零维(0D)、一维(1D)和二维(2D)的PLZT填料,采用流延法制备了不同维度PLZT填料的PLZT/PVDF复合薄膜,系统研究了其介电性和储能性能。并通过理论模型,解释了不同维度的PLZT填料对复合薄膜介电性的影响。主要研究内容和结论如下:(1)以PLZT(9/65/35)为研究对象,采用微波烧结实现了PLZT陶瓷的低温快速烧结,降低了烧结温度200°C,将保温时间从3 h降低到20 min。微波烧结制备的PLZT陶瓷更加致密、均匀,晶粒尺寸细小,晶界明显,孔隙率较小。为解决Zr4+和Ti4+的扩散能力较低,且难以在分子水平上均匀混合的问题,通过采取部分共沉淀法制备PLZT粉体,改善了PLZT原料粉体的烧结活性。制备的PLZT(9/65/35)陶瓷相对密度达到96.5%,相对介电常数εr为3895,介电损耗tanδ为0.029,透明度高,其透光率为53.8%。(2)为进一步提高PLZT透光性,采用等离子体退火方法制备出了表面平整、光滑、均匀、无裂纹的PLZT薄膜,其最高透光率为89.2%。通过La掺杂量的变化,探究了La掺杂引入的缺陷对PLZT(x/65/35)薄膜性能的影响机制。当La含量为9%时,PLZT(9/65/35)薄膜的电滞回线表现出二次型特征,具有纤细的电滞回线和较低的剩余极化强度(18.2μC/cm2)。薄膜的光学性能好,吸收系数接近于0,禁带宽度大(~3.6 e V)。设计了PLZT薄膜光波导,光波导的插入损耗小于5 d B。(3)为提高PLZT薄膜的光学性能和二次电光性能,采用改进的溶胶-凝胶法,通过多层旋涂和层层等离子退火工艺在ITO/Si O2导电玻璃基底上制备了高质量、性能优异的PLZT(x/65/35)薄膜。该工艺消除了层间热应力,减少了每层薄膜之间的缺陷。薄膜的结构特征显示了(110)择优取向,最高透光率为93.8%,表面粗糙度约为1 nm。对二次电光效应测试系统进行了改进,简化了光路结构,得到了薄膜的二次电光系数,通过该系统获得制备的PLZT电光薄膜的最大二次电光系数为3.54×10-15 m2/V2。基于优异的二次电光效应制备出PLZT电光调制器,该调制器的插入损耗小,3 d B带宽约为65 GHz,其半波电压VπL为7.4 V·cm,有望应用于未来全光通讯系统中,实现电压快速切换光信号或进行光信号的调制。利用压电响应力显微镜(PFM)技术,研究了内部铁电畴随着外加电场转向变化的过程,结果表明:在电场作用下,90°畴的运动和转向影响了PLZT薄膜的压电响应并决定其二次电光系数的大小,材料内部90°畴区域越多,压电和电光效应越强。(4)采用溶液流延法制备了不同体积分数PLZT填料的PLZT/PVDF复合薄膜,陶瓷填料粒子PLZT的加入有效地提高了复合薄膜的介电常数,使介电常数从纯PVDF膜的8.0增大到12.03,得到了能量密度为7.18 J/cm3的PLZT/PVDF复合薄膜。制备了不同维度的PLZT填料,通过表面改性的方式改善了陶瓷填料粒子与高分子的相容性,得到了不同填料维度的PLZT/PVDF复合膜。通过改进拓展Maxwell-Garnet理论模型,推导得到不同维度填料复合材料的介电模型,并根据该模型计算了不同维度PLZT填料复合薄膜的介电常数,其结果与实际吻合较好。随着填料维度的增加,复合薄膜表现出更加优异的介电和储能性能,其中2D的PLZT填料制备的PLZT/PVDF复合薄膜的介电常数最大,为19.76,储能密度也最大,达到13.86 J/cm3。
邓泽江[4](2021)在《高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用》文中研究表明双光学频率梳光谱技术作为新一代光谱测量工具,具有宽光谱、高速度、高精度和高准确度等技术优势,是开展更高精度更快速度光谱测量的重要手段。经过十余年的迅猛发展,双光学频率梳光谱技术已在三维成像、气体分子光谱分析、速度场和温度场精密测量中获得初步应用。双光学频率梳光谱技术已经成为当前光谱测量领域的研究热点。双光学频率梳光谱技术是利用光学外差探测技术,通过拍频探测将光学频率梳(以下简称为“光频梳”)的离散的光频梳齿下转换到射频域。双光频梳干涉信号使用单个光电探测器即可在μs~ms量级的测量时间内实现光频梳光谱的精密测量。这个双光频梳光谱的频率精度和准确度可以溯源至原子钟频率标准。一方面,超低噪声光频梳是实现高精度双光频梳光谱测量的重要基础,因此发展光频梳噪声免疫技术和低噪声主动相位控制技术,提高光频梳的频率稳定性和时间稳定性是提高双光频梳测量精度的关键技术。另一方面,双光频梳光谱技术在光谱测量、频率传递等领域拥有巨大的应用前景,但是目前双光频梳系统的光谱分辨率仍然被动态相干性制约。这已成为获取高分辨、高精度和高准确度双光频梳系统的关键技术瓶颈,亟需一种新型的光频相位控制技术来提高双光频梳系统的相干性,满足更高精度的光谱测量需求。本论文围绕“高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用”展开了相关的研究工作。首先发展了高响应带宽的光频梳相位控制技术,研制了低噪声的光频梳光源。以此为基础,实现了高相干的双光频梳光谱系统。目前研制的这一高相干双光频梳系统的锁定精度和相干时间都达到国际先进水平。最后基于自行研制的双光梳光谱系统,展开了在分子光谱测量、精密测距、成像和气体流速测量等多个领域的探索应用和研究。本文具体的研究内容和创新点概括如下:1.研制了超低噪声光频梳。研究了低噪声锁模激光器的机制。发展了低噪声的光纤激光器,其具有良好的自启动特性和高抗环境噪声能力,便于实现超低噪声集成化的光频梳系统。进一步引入多种相位控制器,综合调控光频梳相位噪声,将光频梳锁定系统的开环带宽从数k Hz提高到166k Hz,实现了低噪声光频梳的长期稳定运行,光频梳的载波包络相位偏移频率的光频不稳定度提升至9.15ⅹ10-19,对应的积分相位噪声仅为81.9mrad(积分范围:1Hz到1.5MHz)。2.研究了高相干的双光频梳系统。本论文发展了光频梳间的光频传递技术,实现了多个光频梳之间的光学频率传递,实现了主动锁定的高相干的双光频梳光源,其频率准确度溯源到氢原子钟上。研制的双光频梳光源的重复频率稳定度达到了10-12量级,相对线宽低于1Hz,光源的相干时间大于100s。3.基于自行研制的双光频梳系统,开展了双光频梳光谱技术在分子光谱测量、测距、成像和气体流速测量等领域的应用研究。结合时间飞行法和双光频梳光谱技术,本论文同时实现了距离和分子吸收光谱的精密测量,光谱分辨率为100MHz,0.5s测量时间的测距精度为0.68μm;结合光谱编码技术和双光频梳技术,实现了微结构样品的表面形貌测量,通过标准分辨率靶测得横向精度为4.4μm,对金膜样品测量的纵向精度为7.72nm;结合光谱多普勒频移效应和双光频梳光谱技术,实现了气体分子多吸收峰的高精度测量,进而获得气体流速信息。这些研究推动了双光频梳光谱测量技术在多个领域的发展。4.提出并研制了结构简单、被动相干的单腔双光频梳光谱系统。本文从理论和实验上开展了一种基于可饱和吸收镜的新型双脉冲激光器的研究,输出脉冲具有良好的被动相干特性,经实验测量其重复频率差的标准差仅为83m Hz,实现了梳齿可分辨的双光频梳光谱测量。
王晓愚[5](2020)在《孔壁生长石墨烯的光子晶体光纤制备及光调制特性研究》文中认为石墨烯具有非凡的电学与光学特性,其中通过调控外加电场和载流子浓度可有效控制石墨烯材料对光的吸收,使石墨烯在光调制领域拥有很大的潜力。光子晶体光纤(PCF)是一种有多空气孔排列的新型光纤,改变空气孔的孔径和孔间距可以调控PCF的性能,可用于构建新型光纤器件。为了集成石墨烯和光子晶体光纤的优点,作者及所在课题组提出在PCF空气孔内壁上直接生长石墨烯薄膜的方法,制备出孔壁直接生长石墨烯的光子晶体光纤(G-PCF)复合波导,该G-PCF既保证了PCF波导的结构完整性,又充分发挥石墨烯独特的光调制特性,可直接用于制备光调制器、滤波器和光开关等全光纤无源器件。本文围绕G-PCF的制备、表征、光调制理论及光调制特性等方面展开研究工作,主要研究内容如下。首先,对国内外石墨烯和G-PCF制备与应用的现状进行综述。简要介绍石墨烯电学、光学、力学和热学特性;概述目前各种石墨烯制备方法的特点;对比分析石墨烯光调制器的发展历程,重点分析基于石墨烯与光纤结合的光调制器的特点,总结石墨烯与光纤结合的光调制器制备与应用目前存在的问题;针对这些问题提出本文的研究内容和研究所需的理论基础。其次,对G-PCF的制备技术与工艺及性能进行研究。设计了基于常压CVD法在光子晶体光纤空气孔内壁上无催化直接生长石墨烯二维材料的系统,研究石墨烯材料生长温度、生长时长、碳源气体流速等工艺参数与光子晶体光纤气孔内石墨烯生长的层数、均匀性及生长质量的相关关系,形成了G-PCF完整的制备工艺;研究光纤空气孔内壁上石墨烯薄膜的快速表征方法,以此研究所制备的G-PCF性能。再次,对基于G-PCF的电光调制理论及特性进行研究。研究基于石墨烯特殊的零带隙能带结构以及电光调制理论,研究了石墨烯材料的介电常数以及复折射率随费米能级的变化规律;在此基础上结合有限元法对基于石墨烯的G-PCF复合波导的光传输特性以及电吸收调制特性进行分析,研究了全内反射型PCF(TIR-PCF)与光子带隙型PCF(PBG-PCF)分别作为波导时G-PCF调制器的调制规律;研究G-PCF的石墨烯层数、位置以及光纤结构参数与G-PCF调制深度的关系,以此为基础研究基于G-PCF电光调制特性。然后,对基于G-PCF的全光调制理论及特性进行研究。研究基于石墨烯的优先吸收特性,并进行了理论仿真,通过实验对G-PCF全光调制器的传输特性和全光调制特性进行测试,对全光振幅调制器相关的损耗以及调制深度等参数也通过实验进行具体分析。最后,对本文主要工作进行总结,讨论现有制备技术对石墨烯发展的限制以及G-PCF调制器在调制深度和调制速率等方面的不足和优化问题,并展望G-PCF的应用前景。
饶俏萌[6](2020)在《光载射频系统信号处理以及光纤传感器相关技术研究》文中研究表明光载射频(Radio-over-Fiber,RoF)技术可有效解决无线通信中的损耗、复杂度以及带宽限制等问题,在无线宽带接入网、相控阵天线、光学传感器和雷达等多个领域有着重要应用。光载微波、毫米波信号产生与传输技术也得到了深入研究。此外,光纤声波传感技术通过将声波信息转化为光信号的强度、相位、波长等信息,利用不同的光学解调技术完成声波信息的感知重建。光纤声波传感器凭借其高灵敏度、宽频谱响应、低干扰等特点在国防安全、工业工程、医疗卫生等领域发挥着巨大的作用。本文主要研究光纤信号处理相关技术,以RoF链路为研究背景提出一种基于射频(Radio Frequency,RF)调制电压控制的单马赫曾德尔调制器(Mach Zendel Modulator,MZM)新型RF信号生成方法,并提出基于概率整形的智能波段选择自适应光载射频通信方案,以光纤传感器为研究背景提出一种基于π/2正交相位板的光纤声波传感器。本文主要完成内容和创新点如下:(1)提出一种RoF链路中基于RF调制电压控制的单MZM新型RF信号生成方法,并通过仿真验证该RF信号生成方案的可行性。(2)提出一种基于概率整形的智能波段选择自适应RoF通信方案。仿真结果表明,该方案在规避同频干扰的情况下可有效降低误码率。(3)提出一种基于π/2正交相位板的光纤声波传感器,建立光纤声波传感器振动膜的频率响应特性曲线,研究了基于π/2正交相位板的光纤声波传感研制方法。仿真与实验结果表明,本文提出的光纤声学传感器具有很高的灵敏度。(4)研究了短腔长干涉技术低温度交叉干扰方法基本原理,通过仿真和实验验证了本文提出的基于π/2正交相位板的低温度干扰光纤声学传感器具有温度自稳定机制。
李宏博[7](2020)在《下变频关键技术的研究 ——基于光纤环路的射频信号的实时检测》文中提出当前,快速宽带射频频谱检测成为现代通信和信息处理的一项重要的技术,尤其在民用、军用领域以及科学研究中有着重要的战略地位和作用。随着雷达、电子战、射电天文、无线通信以及卫星通信的发展,对于微波的工作频率的要求也越来越高。然而快速高频信号的频率截获是非常困难的,常规的电子技术无法实现对超宽带的快速射频信号频率的检测和分析。因此以微波光子学为基础的快速的宽带射频频谱测量技术成为近年来的研究热点和难点。其高速率、高灵敏度、低损耗、大带宽、抗干扰能力强等优点将成为未来信息技术研究的重要发展方向。下变频是一种将高频信号转化成中低频信号进行分析处理的技术,以减少在高频下对电子技术及系统的苛刻条件。本文进行了一种实现下变频关键技术方案的研究—基于光纤环路的射频信号的实时检测。在宽带射频信号检测中,可采用光频率梳与加载射频信息的光载波信号进行拍频,将整个频谱分割成多个小的频段,然后再通过下变频技术进行宽带射频信号的相干检测。在对频谱分割的方法中,通过产生光学频率梳再通过可调谐滤波器的方案,对滤波器的精度要求比较高。因此,实验中提出一种直接生成频率扫描激光器的方法用来分割频谱,以及基于光混频器的相干接收机来实现下变频技术。本文主要的工作内容如下:1、通过理论分析提出一种基于声光调制直接生成频率扫描激光器的方案,该激光器采用环形腔体结构,具有扫频速度快、扫频精度高、信噪比好等特点。阐述了原理并进行理论推导、仿真分析、实验验证。2、对现有的频率扫描激光器进行优化,包括扫频激光器的腔长、EDFA、声光调制频率等参数对生成的频率扫描激光器平坦度、信噪比的影响。通过分析激光器的信噪比和掺铒光纤放大器中掺铒光纤的长度等参数对频率扫描激光器性能的影响,进行仿真和实验实现最优化。在实验中,当FPGA注入的外调制信号为脉宽200ns,周期为8μs的脉冲信号时,实现了负向0.3nm范围内的频率扫描。3、实现90°混频器搭建的下变频系统进行相干检测,考虑到信噪比、增益的影响,实现了一种基于微波光子学的超宽带扫描射频接收机,并通过仿真结果进行分析和验证。本文搭建的扫频激光器系统以及相干检测系统成本较为低廉并且结构较为简单,实现了初步的效果,为频率扫描、射频检测方案提供了新思路。基于微波光子学的微波频谱测量方面的研究工作正处于高速发展阶段,进行相关的研究和创新具有重大的现实意义和价值。
焦东东[8](2020)在《通信波段超稳激光器工程化关键技术研究及应用》文中研究指明超稳激光器具有高的频率稳定性、窄的线宽及低的相位噪声等优势,因而在高分辨率光谱学、光学原子钟、引力波探测、低噪声微波源及光学频率传输等领域都有着重要的应用。目前,光学原子钟的频率不确定度及稳定度已实现10-19量级,为了将其信号能够高保真传送给各个用户,光纤光学频率传递是重要手段之一。为了保证光纤光学频率传递的稳定度,需要超稳激光器作为传递光源。目前,商用通信波段激光器线宽约为百Hz量级以上,尚不能满足长距离光纤光学频率传递的高稳定度要求,需研制通信波段的超稳激光器作为传递光源。中科院国家授时中心承担着我国十三五“高精度地基授时系统”项目,为满足项目对于光纤光学频率传递系统的要求,需开展通信波段超稳激光器的工程化研究。本文主要围绕通信波段超稳激光器工程化关键技术开展研究,主要研究成果为以下四个内容:一、研制了两套1550nm超稳激光器原理样机。(1)针对其中一台光学参考腔输出镜的污染问题(HG00模的精细度约为148000,耦合效率约为11.9%,系统的剩余幅度噪声大于1.5×10-15@0.1s-100s),提出利用HG01模作为频率参考的方法(HG01模的精细度约为484000,耦合效率约为11.2%,剩余幅度噪声为5.6×10-16@0.1s-100s)。(2)对光学参考腔高阶模的精细度进行了理论计算和实验验证,结果表明两者吻合良好。(3)鉴于耦合效率对于鉴频信号的影响,我们对超稳激光器的鉴频信号斜率公式进行了修正和实验验证,结果表明其对鉴频信号有一定的影响。(4)对两台超稳激光器进行拍频比对,经过100次测量后,其中值线宽为0.3Hz,最小线宽为0.21Hz,频率稳定度优于1×10-15@1s-10s,接近噪声极限8.3×10-16。二、实现了Hz量级超稳激光器的自动锁定,锁定时间小于30s。(1)提出了在闭环条件下直接对超稳激光器锁定的方法,利用模拟电路与数字电路相结合的方式,实现了超稳激光器的自动锁定。(2)为了验证超稳激光器自动锁定的可靠性,经过157次的自动重锁,其重锁成功率大于98%,中值锁定时间为16.6s,小于20s的概率大于86%。(3)对该自动锁定的超稳激光器进行了拍频比对,经1000次测量后,其中值线宽为1.1Hz,最小线宽为0.8Hz,100 s内的频率稳定度优于4×10-15。三、研制了小型化可搬运1550nm超稳激光器工程样机(基于5cm长光学参考腔)。(1)为降低光学参考腔的振动敏感度,对光学参考腔进行了有限元仿真和优化,最佳振动敏感度优于1×10-11/g。(2)对超稳激光器的光学部分及真空部分进行了集成优化设计,其总体积降至460mm*380mm*280mm,总质量降至30kg。(3)通过初步运输测试,测得其抗振动加速度大于±1g,基本满足公路运输的条件。对振动后的超稳激光器性能进行了测试,其线宽为1.5Hz,频率稳定度优于1×10-14@1s。四、将研制的超稳激光器在光纤光学频率传递系统中进行了初步的应用。(1)针对传递光源线宽对于光纤光学频率传递的稳定度影响问题,我们利用线宽分别为0.3Hz与50Hz的超稳激光器作为传递光源,在112km的实地光纤链路上进行了测试。相对于50Hz的传递光源,0.3Hz传递光源可将传输链路稳定度提高约2倍。(2)在224km的光纤传输链路上,完成了中科院国家授时中心锶原子光钟信号的远程传输。最后,对本文的主要内容进行了总结与展望。下一步将对该超稳激光器的工程化样机进行系统测试,使其达到并满足公路运输的条件,同时也将对其电路部分的功能进一步完善。
李雨佳[9](2020)在《基于可控光纤光栅的超窄线宽激光器调谐技术研究》文中研究指明波长可调谐激光器广泛应用于激光雷达、微波光子学、相干光通信、光谱学、精密测量等工业领域。波长可调、光谱相干性高的光源具有良好的系统移植性,且有利于提升通信、测量等系统的信噪比及精度。在激光线宽窄化的同时,实现波长精密、快速、大范围、线性调谐是推动相干光通信、精密测量等领域进步的关键技术之一。窄线宽激光器的调谐主要依赖于腔内的波长选择元件,机械、应力、温控以及电控等方式是目前主流的波长调谐手段。由于受限于调谐器件和装置的控制特性,其调谐速度、精度、范围、线性度等性能在工业应用层面仍面临挑战。鉴于此,本文以光纤为载体,着力研究激光线宽窄化技术的同时,探索与光纤激光系统兼容的波长可调器件,基于调谐器件系统研究可调超窄线宽激光器的关键技术。本文的研究内容如下:(1)深入总结可调谐激光器的研究现状,确立从可调器件到可调窄线宽激光器的研究路线。研究了基于石墨烯光控以及基于偏振转换声控的调谐机制。分析基于布里渊激光的窄带增益、饱和吸收自建光栅的滤波特性以及瑞利散射激光线宽压缩的波长无关性。光栅可控机制及激光线宽压缩原理为可控光栅制备和窄线宽激光的波长调谐提供了理论支撑。(2)研制了两种用于激光调谐的可控光纤光栅。基于石墨烯制备精密光控光纤光栅,实验表明该器件具有波长线性调谐性能,光控响应时间达到10ms、调谐精度达到百MHz量级。基于石墨烯灵敏、快速的热传导性能,提升了传统精密温控的调谐速度。为实现更大范围的快速调谐,提出基于偏振转换的带通声光光纤光栅,该器件具有声光频移抑制特性,实验证明在~35nm波长范围内其调谐线性拟合R2达到0.99421,响应时间达百μs量级。两种可控光纤光栅为激光器的精密、快速、大范围、线性可调提供了器件基础。(3)首次从瞬态光谱的角度揭示了可控光栅的调谐动力学特性。基于耗散孤子—色散傅里叶变换光谱测量系统,表征了声光光栅在快速调谐中的瞬态光谱演化规律,其调谐速度在~4nm调谐范围内可达到13000nm/s。该研究证实了声光光栅在快速、线性调谐过程中具有光谱带宽保持性能,为可调激光系统的搭建及优化提供了指导。(4)提出并搭建了光控精密可调超窄线宽布里渊光纤激光器。通过布里渊窄带增益抑制边模,得到线宽~750Hz的单纵模激光。利用光控光纤光栅,激光器在3.67nm的调谐范围实现了灵敏度为13.2pm/m W,线性拟合R2为0.99897的精密波长调谐,在调谐步长(28pm)接近光谱仪分辨极限下保持良好的线性特性。(5)提出并搭建了基于瑞利散射的光控精密可调超窄线宽光纤激光器。在单纵模运转的基础上,将激光器的线宽进一步压缩至~200Hz。实现精密光控调谐的同时,探讨了瑞利散射在不同激光波长处的线宽压缩特性。(6)提出并搭建了声控大范围、快速可调超窄线宽光纤激光器。通过声光光纤光栅的偏振转换有效抑制声光频移。激光频率、相对强度噪声背底低至10Hz2/Hz、-135d Bc/Hz。激光器实现了遍历增益平坦区的大范围调谐,线性拟合R2达到0.99781,且不同调谐通道下保持~2k Hz的超窄线宽输出。受限于动态调谐过程中的激光弛豫振荡,其调谐响应时间为800μs。基于声光调谐动力学特性,进一步提出了利用半导体增益优化调谐性能的方案,将调谐范围扩展至36nm(主要受限于腔内器件的工作带宽),响应时间缩短至~200μs,并有效抑制了在激光调谐过程中的弛豫振荡巨脉冲。本文从可调光纤器件到可调激光系统,深入地研究其静/动态调谐响应特性。提出光控精密可调超窄线宽激光器,利用瑞利散射对激光线宽实现深度压缩的同时,提升了激光波长的调谐响应速度。光控调谐对激光器的远程、非接触式控制有极为重要的意义。提出声控大范围可调超窄线宽激光器,为同时实现激光线宽窄化、快速、高线性度调谐以及波长的大范围扩展提供一种方法。
鲍莹莹[10](2019)在《基于保偏光纤光栅的可调OCSR准单边带调制技术》文中认为微波光子技术是两门学科的交叉与综合,其两门学科分别为微波和光子学。其不仅利用微波频段可以为无线通信提供较宽的频谱资源,而且还可以利用光纤优势,具有宽带宽、低消耗、抗电磁干扰等特点。该技术在军事、卫星、无线通信方面都有重要的应用,而本文在光载无线通信(ROF,Radio-Over-Fiber)基础上对光载微波信号的传输问题,展开一系列的理论和仿真的研究。为了解决光载微波信号在长距离模拟光链路中传输的问题,本文提出一种基于保偏光纤光栅的可调光载波边带比(OCSR,Optical-Carrier-To-Sideband-Ratio)单边带调制技术。通过定性讨论其原理,结合Optisystem软件仿真,验证该方案可行性。本文所涉及的方案主要解决模拟光链路中的两大问题:1)传统光双边带调制信号在光纤中传输,受色散影响,拍频后存在周期性衰落;2)小信号调制下光载波功率远大于调制边带,即存在过高OCSR,导致光链路的低接收灵敏度。论文首先就上述问题的成因和影响进行详细的分析,随后对方案中使用的电光调制器和光纤光栅的工作原理与性能进行分析,并在此基础上提出了本文方案。本方案中首先利用保偏光纤光栅的快慢轴反射谱达到分离光载波和上、下边带的目的,然后通过调节起偏角得到可调OCSR的同时完成光双边带到准光单边带转换。获得主要成果如下:(1)分析并研究了保偏光纤光栅在光双边带到单边带转换方面的应用,利用光栅的频谱和偏振特性得到了 OCSR与起偏角之间的对应关系,通过调节起偏角,实现OCSR的动态调谐,其调谐范围为-9dB~72dB。可保证小信号和多副载波调制下,调制信号始终具备最佳OCSR,从而达到改善模拟光链路接收灵敏度的目的。(2)分析并研究了小信号和多副载波调制下,最佳OCSR与接收射频信号功率的关系。通过系统仿真,验证了单个副载波频率为30GHz调制下,接收射频信号功率与OCSR的变化关系,获得了与理论相一致的仿真结果。(3)分析并研究了具有不同OCSR的光载波调制信号在模拟光链路中的传输特性。分别就OCSR=0dB和OCSR=15dB两种情况下的数据传输(速率512MBps)及其误码特性进行对比研究。发现当OCSR=0dB时,所对应的光链路接收灵敏度更高。
二、Fiber Acousto-Electro-Optic Modulator(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Fiber Acousto-Electro-Optic Modulator(论文提纲范文)
(1)超窄线宽激光工程化关键技术(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 超窄线宽激光研究现状 |
1.2.1 基于实验室环境的超窄线宽激光研究现状 |
1.2.2 可移动、可搬运以及面向空间应用超窄线宽激光研究现状 |
1.3 本文主要研究内容及结构安排 |
第2章 超窄线宽激光物理与技术基础 |
2.1 光学参考腔(F-P腔) |
2.1.1 光学参考腔基本理论 |
2.1.2 光学参考腔的技术参数 |
2.1.3 光学参考腔的热噪声 |
2.2 PDH激光稳频技术 |
2.3 超窄线宽激光的频率稳定度和线宽 |
2.3.1 超窄线宽激光的频率稳定度 |
2.3.2 超窄线宽激光的线宽 |
2.3.3 频率稳定度和线宽的影响因素 |
2.3.4 频率稳定度和线宽的测量 |
2.4 本章小结 |
第3章 空间外腔半导体激光器关键技术研究 |
3.1 外腔半导体激光器概述 |
3.2 IF-ECDL光学系统设计 |
3.2.1 激光准直系统 |
3.2.2 外腔光学反馈系统 |
3.2.3 选模系统设计 |
3.2.4 激光频率调谐系统设计 |
3.3 IF-ECDL结构设计 |
3.4 IF-ECDL安装与调试 |
3.5 IF-ECDL性能测试 |
3.6 IF-ECDL力学环境试验 |
3.7 本章小结 |
第4章 空间超窄线宽激光工程化关键技术研究 |
4.1 实验室光学系统的小型化研制 |
4.1.1 光路设计 |
4.1.2 集成光学平台的结构拓扑优化设计 |
4.2 自动稳频关键技术研究 |
4.2.1 方案原理及流程设计 |
4.2.2 自动稳频算法研究 |
4.2.3 自动稳频系统性能测试 |
4.3 空间集成光学系统关键技术研究 |
4.3.1 主光学系统 |
4.3.2 腔前光学系统 |
4.3.3 光学参考腔 |
4.3.4 腔后光学系统 |
4.3.5 主光学系统光路板设计与器件布局 |
4.4 空间超窄线宽激光电性能件性能测试 |
4.5 本章小结 |
第5章 通信波段超窄线宽激光工程化研制 |
5.1 实验装置与总体结构设计 |
5.1.1 实验装置 |
5.1.2 总体结构设计 |
5.2 1550nm超窄线宽激光工程化研究 |
5.2.1 机箱模块设计 |
5.2.2 物理模块设计 |
5.2.3 光学模块设计 |
5.2.4 电子学模块 |
5.3 本章小节 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
致谢 |
(2)新型碲酸盐声光材料制备与器件研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 声光效应 |
1.2.1 声光效应的原理 |
1.2.2 声光材料的选择 |
1.2.3 声光材料的研究现状 |
1.3 声光器件 |
1.3.1 声光移频器 |
1.3.2 声光可调滤光器 |
1.3.3 声光偏转器 |
1.3.4 声光器件的应用 |
1.4 新型声光晶体的研究进展 |
1.5 基于声光特性的功能复合 |
1.6 本论文的选题依据、目的及主要研究内容 |
1.7 参考文献 |
第二章 声光调制器件的设计与制备 |
2.1 引言 |
2.2 声光材料的选择 |
2.3 声光调制器的方案设计及参数设计 |
2.3.1 调制速度 |
2.3.2 插入损耗(衍射效率) |
2.3.3 消光比 |
2.4 压电换能器的理论基础 |
2.4.1 压电换能器的阻抗矩阵 |
2.4.2 压电换能器的玛森(W.P.Mason)等效电路 |
2.5 压电换能器的设计 |
2.5.1 焊接层的设计 |
2.5.2 压电层的设计 |
2.6 声光器件声光参数的表征 |
2.6.1 衍射效率 |
2.6.2 声光衍射角 |
2.6.3 脉冲上升/下降时间 |
2.6.4 插入损耗 |
2.7 本章小结 |
2.8 参考文献 |
第三章 α-BTM晶体的声光器件优化设计 |
3.1 引言 |
3.2 α-BTM声光晶体的研究现状 |
3.3 α-BTM自由空间声光调制器件 |
3.3.1 633nm-α-BTM自由空间声光器件 |
3.3.2 1064nm-α-BTM自由空间声光器件 |
3.3.3 1550nm-α-BTM自由空间声光器件 |
3.4 α-BTM光纤声光器件 |
3.4.1 α-BTM-1064nm-100MHz光纤耦合声光器件 |
3.4.2 高掺Yb光纤1064nm -100MHz声光调Q实验 |
3.4.3 α-BTM-1550nm-200MHz光纤声光器件 |
3.5 声光调Q+锁模 |
3.6 本章小结 |
3.7 参考文献 |
第四章 CTW晶体声光自拉曼功能复合 |
4.1 引言 |
4.2 CTW晶体偏振拉曼光谱及拉曼激光输出 |
4.2.1 自发拉曼光谱 |
4.2.2 1064 nm泵浦的拉曼光谱 |
4.3 CTW晶体拉曼激光研究 |
4.3.1 CTW晶体一阶拉曼激光输出 |
4.3.2 CTW晶体双波长拉曼激光输出 |
4.4 CTW晶体的声光-拉曼功能复合 |
4.4.1 CTW晶体声光器件的设计 |
4.4.2 CTW晶体声光—拉曼复合 |
4.5 本章小结 |
4.6 参考文献 |
第五章 新型碲酸盐声光玻璃(KTeP)的制备及器件制作 |
5.1 引言 |
5.2 KTeP玻璃的制备 |
5.2.1 实验配料及设备 |
5.2.2 玻璃的制备流程 |
5.2.3 玻璃加工 |
5.3 KTeP玻璃的性能 |
5.3.1 KTeP玻璃的颜色问题 |
5.3.2 KTeP玻璃的潮解问题 |
5.3.3 热分析表征 |
5.3.4 KTeP玻璃的退火工艺 |
5.3.5 折射率测量 |
5.3.6 透过/吸收光谱 |
5.3.7 密度测试及硬度测试 |
5.4 KTeP玻璃声光器件研究 |
5.4.1 玻璃声光器件的设计与制作 |
5.4.2 KTeP玻璃声光调制器性能 |
5.5 玻璃材料中激活离子的掺杂 |
5.5.1 KTeP玻璃Nd~(3+)与Dy~(3+)离子掺杂 |
5.5.2 玻璃荧光寿命表征 |
5.6 本章小结 |
5.7 参考文献 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要结论 |
6.1.1 α-BTM自由空间声光调制器件 |
6.1.2 α-BTM光纤耦合声光调制器件 |
6.1.3 新型声光玻璃KTeP的制备与器件制作 |
6.1.4 CTW晶体声光自拉曼激光输出 |
6.2 主要创新点 |
6.3 有待深入研究的问题 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文及专利 |
攻读学位期间所获的奖励 |
攻读学位期间参加的会议 |
附件 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(3)镧掺杂锆钛酸铅体系介电材料的电光效应机制和储能性能调控(论文提纲范文)
作者简历 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电介质物理学基础 |
1.2.1 介质的电极化响应 |
1.2.2 自发极化、畴结构和缺陷 |
1.2.3 电介质材料的基本性质 |
1.2.4 电介质非线性光学理论 |
1.2.5 电介质储能机理研究 |
1.3 集成光学研究 |
1.3.1 光调制材料 |
1.3.2 铌酸锂 |
1.3.3 光开关 |
1.4 锆钛酸铅镧材料概述 |
1.4.1 PLZT结构 |
1.4.2 PLZT性质与应用 |
1.4.3 PLZT研究现状 |
1.5 当前集成光学存在的问题 |
1.6 本文的研究内容与创新点 |
第二章 主要材料及表征手段 |
2.1 主要试剂与仪器 |
2.1.1 主要试剂和耗材 |
2.1.2 实验仪器设备 |
2.2 材料主要表征方法 |
2.2.1 X-射线衍射分析 |
2.2.2 扫描电子显微镜 |
2.2.3 介电性能测试 |
2.2.4 铁电性能测试 |
2.2.5 紫外-可见光-近红外光谱测试 |
第三章 PLZT透明陶瓷的制备及其性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 PLZT陶瓷的制备与测试方法 |
3.2.1 PLZT透明陶瓷的制备 |
3.2.2 透明陶瓷的性能表征方法 |
3.3 PLZT陶瓷的性能研究 |
3.3.1 不同烧结方式下PLZT陶瓷的晶体结构 |
3.3.2 烧结方式对PLZT陶瓷晶粒形貌与密度的影响 |
3.3.3 烧结方式对PLZT陶瓷电学性能的影响 |
3.3.4 烧结方式对PLZT陶瓷透明度的影响 |
3.3.5 不同制粉方式所得粉体的晶体结构 |
3.3.6 制粉方式对PLZT陶瓷形貌和密度的影响 |
3.3.7 制粉方式对PLZT陶瓷电学性质的影响 |
3.3.8 制粉方式对PLZT陶瓷透光性的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 等离子退火制备PLZT薄膜及其光学性质研究 |
4.1 引言 |
4.2 PLZT薄膜的制备与测试方法 |
4.2.1 PLZT薄膜的制备 |
4.2.2 PLZT光学薄膜性能表征方法 |
4.3 PLZT薄膜性能研究 |
4.3.1 退火方式对PLZT薄膜结构影响 |
4.3.2 退火方式对PLZT薄膜形貌的影响 |
4.3.3 退火方式对PLZT铁电性能的影响 |
4.3.4 退火方式对薄膜透光性的影响 |
4.3.5 不同镧含量的PLZT薄膜的结构 |
4.3.6 镧含量对PLZT薄膜铁电性能的影响 |
4.3.7 镧含量对PLZT薄膜的光学性质影响 |
4.3.8 PLZT光波导制备与插入损耗 |
4.3.9 透光性的影响机制 |
4.4 本章小结 |
第五章 电光薄膜和光调制器的制备与性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 PLZT电光薄膜的制备与测试方法 |
5.2.1 PLZT电光薄膜的制备 |
5.2.2 电光薄膜表征方法 |
5.3 PLZT电光薄膜的性能研究 |
5.3.1 PLZT电光薄膜的制备 |
5.3.2 镧含量对PLZT电光薄膜结构的影响 |
5.3.3 镧含量对PLZT薄膜光学性质的影响 |
5.3.4 镧含量对PLZT电光薄膜电学性质的影响 |
5.3.5 二次电光系数测量系统改进 |
5.3.6 PLZT电光调制器的制备与性能研究 |
5.3.7 电光效应响应机制 |
5.4 本章小结 |
第六章 PLZT/PVDF复合薄膜的制备与储能性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 PLZT/PVDF复合薄膜的制备与测试方法 |
6.2.1 PLZT/PVDF复合材料的制备 |
6.2.2 PLZT/PVDF复合材料的表征方法 |
6.3 PLZT/PVDF复合材料性能研究 |
6.3.1 表面改性机理与击穿场强模拟计算原理 |
6.3.2 填料体积分数对复合薄膜XRD的影响 |
6.3.3 填料体积分数对复合薄膜电学性质的影响 |
6.3.4 不同维度PLZT填料的制备 |
6.3.5 填料维度对复合薄膜电学性能的影响 |
6.3.6 PLZT纳米填料/聚合物的介电理论研究 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(4)高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用(论文提纲范文)
论文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景介绍 |
1.1.1 光学频率梳简介 |
1.1.2 双光学频率梳光谱技术简介 |
1.1.3 双光学频率梳光谱技术的进展 |
1.2 论文的主要工作及创新点 |
1.2.1 选题的意义 |
1.2.2 论文的主要工作 |
1.2.3 论文的创新点 |
第二章 光学频率梳光谱技术的研究 |
2.1 光学频率梳光谱技术 |
2.1.1 光学频率梳技术 |
2.1.2 双光学频率梳光谱技术 |
2.1.3 光学频率梳的噪声分析 |
2.1.4 双光学频率梳相干性的研究 |
2.1.5 双光学频率梳吸收光谱测量的研究 |
2.2 光学频率梳的相位控制技术的研究 |
2.2.1 锁相环系统的噪声分析 |
2.2.2 光学频率梳的参量检测 |
2.2.3 鉴频鉴相器 |
2.2.4 光学频率梳控制器的设计 |
2.2.5 光学频率梳的促动器 |
2.3 小结 |
第三章 低噪声光学频率梳的研究 |
3.1 低噪声光学频率梳振荡器 |
3.2 超低噪声光学频率梳 |
3.2.1 超低噪声光学频率梳的设计 |
3.2.2 超低噪声光学频率梳的输出特性 |
3.2.3 光学频率梳的内环锁定 |
3.3 低噪声光学频率梳的外环噪声 |
3.3.1 光学频率梳外环噪测量的原理 |
3.3.2 超低噪声光学频率梳外环噪声测量 |
3.3.3 光学频率梳的腔外噪声 |
3.4 小结 |
第四章 高相干的双光学频率梳系统 |
4.1 高相干可溯源双光学频率梳的锁定 |
4.2 双光学频率梳光谱测量 |
4.2.1 双光学频率梳光谱测量原理图 |
4.2.2 双光学频率梳的光谱图 |
4.3 小结 |
第五章 双光学频率梳的应用 |
5.1 双光学频率梳光谱与成像的同时测量 |
5.1.1 双光学频率梳光谱与成像的同时测量的系统设计 |
5.1.2 双光学频率梳光谱与成像的同时测量的结果分析 |
5.1.3 小结 |
5.2 基于双光学频率梳的光谱编码显微成像 |
5.2.1 双光学频率梳的显微成像系统设计 |
5.2.2 双光学频率梳成像的测量结果 |
5.2.3 微结构测量 |
5.2.4 小结 |
5.3 双光学频率梳测速 |
5.3.1 双光学频率梳多普勒测速的原理 |
5.3.2 双光学频率梳测速的系统设计 |
5.3.3 双光学频率梳测速的测量结果 |
5.3.4 小结 |
5.4 总结 |
第六章 相干的单腔双光学频率梳系统 |
6.1 双脉冲锁模振荡器的原理 |
6.1.1 保偏光纤的双折射效应 |
6.1.2 半导体可饱和吸收镜的锁模 |
6.2 双脉冲激光器的数值仿真 |
6.2.1 双脉冲在激光器内形成的仿真 |
6.2.2 脉冲在腔内的相互作用 |
6.3 单腔双脉冲激光器的输出特性 |
6.4 梳齿可分辨的双光学频率梳光谱 |
6.5 小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 论文工作的总结 |
7.2 未来工作的展望 |
参考文献 |
作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
Ⅰ 个人简历 |
Ⅱ 学术论文 |
Ⅲ 荣誉和奖励 |
致谢 |
(5)孔壁生长石墨烯的光子晶体光纤制备及光调制特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题目的与意义 |
1.2 石墨烯的发展及其物理特性 |
1.2.1 石墨烯电学特性的研究 |
1.2.2 石墨烯光学特性的研究 |
1.2.3 石墨烯热学特性的研究 |
1.2.4 石墨烯力学特性的研究 |
1.3 石墨烯制备的研究现状 |
1.3.1 催化转移方式制备石墨烯 |
1.3.2 化学气相沉积法直接制备石墨烯 |
1.4 石墨烯光调制器的研究现状 |
1.4.1 基于石墨烯波导的光调制器研究现状 |
1.4.2 基于石墨烯光纤复合结构的调制器研究进展 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第2章 G-PCF复合光波导理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 石墨烯能带结构 |
2.3 G-PCF复合波导模型建立 |
2.3.1 光子晶体光纤数值计算方法 |
2.3.2 G-PCF的基础传输理论 |
2.4 本章小结 |
第3章 G-PCF的制备技术与实验分析 |
3.1 引言 |
3.2 常压化学气相沉积法直接制备G-PCF的系统设计与实验 |
3.2.1 石墨烯的生长动力学分析 |
3.2.2 G-PCF生长工艺研究 |
3.3 G-PCF表征方法 |
3.3.1 G-PCF的拉曼光谱快速表征 |
3.3.2 扫描电子显微镜表征光纤孔内石墨烯 |
3.3.3 原子力显微镜表征光纤表面石墨烯 |
3.4 光子晶体光纤内孔壁直接生长石墨烯的工艺实验研究 |
3.4.1 光纤的拉曼背底散射及衬底的选择 |
3.4.2 温度对石墨烯生长结果的影响研究 |
3.4.3 生长时间对石墨烯生长结果的影响研究 |
3.4.4 气体流量对石墨烯生长结果的影响研究 |
3.4.5 石墨烯的生长均匀性研究 |
3.5 G-PCF生长缺陷分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于G-PCF的电光调制特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 G-PCF的电光调制机理研究 |
4.2.1 石墨烯的电光调制原理 |
4.2.2 G-PCF电光调制特性的数值模拟方法 |
4.2.3 光调制器性能表示方法 |
4.3 G-PCF电光调制的数值模拟分析 |
4.3.1 全内反射型G-PCF电光调制特性研究 |
4.3.2 光子带隙型G-PCF电光调制特性研究 |
4.4 本章小结 |
第5章 G-PCF的全光调制特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 G-PCF全光调制的机理分析 |
5.2.1 石墨烯的全光调制原理 |
5.2.2 G-PCF全光调制的数值模拟 |
5.3 G-PCF光传输实验 |
5.4 G-PCF全光调制实验 |
5.4.1 实验装置 |
5.4.2 实验结果 |
5.4.3 实验优化与结果分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
致谢 |
(6)光载射频系统信号处理以及光纤传感器相关技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 RoF技术发展现状 |
1.2.2 光纤声波传感技术发展现状 |
1.3 论文研究内容组织结构 |
第二章 RoF链路下基于RF调制电压控制的单MZM新型RF信号生成方法 |
2.1 RoF系统 |
2.1.1 RoF系统简介 |
2.1.2 RoF系统分类与应用 |
2.1.2.1 RoF系统分类 |
2.1.2.2 RoF系统优点 |
2.2 RoF系统中的关键技术 |
2.3 RoF链路下基于RF调制电压控制的单MZM新型RF信号生成方法 |
2.3.1 系统模型和理论分析 |
2.3.2 仿真设置和结果分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于概率整形的智能波段选择自适应RoF通信方案 |
3.1 基于IQ调制器的RoF系统 |
3.1.1 IQ调制器 |
3.1.2 基于IQ调制器的RoF系统模型 |
3.1.3 基于IQ调制器的RoF系统下行链路 |
3.2 智能波段选择自适应 |
3.2.1 同频干扰 |
3.2.2 智能选择自适应 |
3.3 基于概率整形的智能波段选择自适应RoF通信系统方案 |
3.3.1 方案设计 |
3.3.2 性能分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于π/2正交相位板的光纤声波传感方法研究 |
4.1 基于π/2正交相位板的光纤声波传感基本原理 |
4.2 光纤声传感器振动膜性能仿真 |
4.3 基于π/2正交相位板的光纤声波传感研制方法 |
4.4 实验结果分析 |
4.4.1 光纤声波传感器性能响应 |
4.4.2 光纤声波传感器的灵敏度和最小可测声压 |
4.5 本章小结 |
第五章 短腔长干涉技术低温度交叉干扰方法研究 |
5.1 短腔长干涉技术低温度交叉干扰方法基本原理 |
5.2 温度稳定性性能分析 |
5.3 短腔长干涉技术低温度交叉干扰方法实验测试 |
5.4 其它因素短腔长干涉技术低温度交叉干扰方法影响 |
5.5 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 未来研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(7)下变频关键技术的研究 ——基于光纤环路的射频信号的实时检测(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 微波光子学的概述 |
1.2 研究背景及意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
1.5 论文的结构安排 |
2 相关理论及实现方案 |
2.1 激光器的原理 |
2.1.1 锁模激光器 |
2.1.2 光纤激光器 |
2.2 光学频率梳的产生 |
2.2.1 基于锁模激光器产生光频梳 |
2.2.2 基于调制方案产生光频梳 |
2.2.3 基于非线性效应产生光频梳 |
2.3 微波光子的下变频方法 |
2.3.1 频率扫描激光器 |
2.3.2 下变频方法 |
2.4 本章小结 |
3 基于声光调制的线性频率扫描激光器 |
3.1 基于声光调制的线性扫频激光器的概述 |
3.2 频率扫描激光器的结构和器件 |
3.2.1 频率扫描激光器的结构 |
3.2.2 频率扫描激光器的主要器件 |
3.3 频率扫描技术的工作原理 |
3.4 基于FPGA的纳秒级电脉冲发生器的设计 |
3.4.1 FPGA开发流程 |
3.4.2 FPGA纳秒级电脉冲的实现 |
3.4.3 FPGA纳秒级电脉冲信号源的实现 |
3.5 频域特性及时域特性 |
3.6 本章小结 |
4 基于声光调制的频率扫描激光器的参数影响分析 |
4.1 腔内优化 |
4.1.1 光的干涉 |
4.1.2 环形谐振腔的干涉 |
4.1.3 调制频率 |
4.2 EDFA动态特性分析 |
4.2.1 EDFA中的双稳态现象 |
4.2.2 EDFA对平坦度的影响 |
4.2.3 EDFA对信噪比的影响 |
4.3 AOFS的脉冲调制对系统的优化 |
4.3.1 直流调制 |
4.3.2 高占空比脉冲调制 |
4.4 本章小结 |
5 基于频率扫描激光器的下变频系统 |
5.1 基于频率扫描激光的下变频系统的概述 |
5.2 基于频率扫描激光的下变频系统的原理 |
5.2.1 光混频原理 |
5.2.2 90°光混频器 |
5.2.3 I/Q检测技术 |
5.2.4 光电平衡探测器 |
5.3 基于频率扫描激光器的下变频系统的实现方案 |
5.4 基于频率扫描激光的下变频系统的实验分析 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录A 双脉冲发生信号参考程序 |
附录B 约束条件 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(8)通信波段超稳激光器工程化关键技术研究及应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 光纤光频传递的研究进展 |
1.3 超稳激光器的研究进展 |
1.4 主要内容及结构 |
第2章 超稳激光器基本理论 |
2.1 法布里珀罗(F-P)腔基本理论 |
2.1.1 F-P腔传输理论 |
2.1.2 F-P腔物理参数 |
2.1.3 F-P腔光场分布 |
2.2 PDH稳频技术基本原理 |
2.3 超稳激光器的频率稳定度 |
2.3.1 频率稳定度的影响因素 |
2.3.2 频率稳定度的表征方式 |
第3章 超稳激光器的实验装置及测试结果 |
3.1 光学参考腔结构设计 |
3.1.1 振动不敏感度 |
3.1.2 真空及控温系统 |
3.2 光学参考腔耦合效率及精细度 |
3.2.1 模式匹配 |
3.2.2 耦合效率理论分析 |
3.2.3 精细度理论分析 |
3.2.4 耦合效率与精细度测量 |
3.3 超稳激光器实验装置 |
3.3.1 激光源性能测试 |
3.3.2 PDH稳频激光器装置 |
3.3.3 光纤噪声抑制系统 |
3.4 超稳激光器性能测试 |
3.4.1 相位噪声 |
3.4.2 线宽 |
3.4.3 频率稳定度 |
第4章 超稳激光器的工程化研究 |
4.1 超稳激光器的自动锁频研究 |
4.1.1 自动锁频原理及流程方案设计 |
4.1.2 自动锁频系统结构设计 |
4.1.3 自动锁频系统的性能测试 |
4.2 超稳激光器的可运输性研究 |
4.2.1 可搬运光学参考腔 |
4.2.2 超稳激光器集成化设计 |
4.2.3 超稳激光器可运输性测试 |
第5章 超稳激光器在光纤光频传递中的应用 |
5.1 光纤光学频率传递实验原理 |
5.2 112km实地光纤链路中光源的影响 |
5.3 224km实地光纤链路中锶原子光钟信号的传输 |
第6章 工作总结与展望 |
6.1 本论文总结 |
6.2 未来工作展望 |
附录 |
附录1 有限元静力学仿真步骤 |
附录2 光学参考腔常用材料参数表 |
附录3 简称表 |
附录4 符号表 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(9)基于可控光纤光栅的超窄线宽激光器调谐技术研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 可调谐激光器的应用需求 |
1.2.1 光通信 |
1.2.2 微波信号产生 |
1.2.3 精密测量 |
1.3 可调谐光纤激光器的研究现状 |
1.3.1 光纤激光器 |
1.3.2 窄线宽光纤激光器 |
1.3.3 窄线宽光纤激光器的波长调谐 |
1.4 论文的研究内容以及章节安排 |
2 光纤激光器的波长调谐及测量的理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 波长调谐机制 |
2.2.1 基于石墨烯光热效应的波长调谐机制 |
2.2.2 基于偏振转换光纤声光效应的波长调谐机制 |
2.3 光纤激光器窄线宽运行机制 |
2.3.1 布里渊激光的运转机制 |
2.3.2 饱和吸收选模机制 |
2.3.3 瑞利散射线宽压缩机制 |
2.4 窄线宽激光器的测量 |
2.4.1 基于延时自外差的线宽测量 |
2.4.2 基于差分相位解调的频率噪声测量 |
2.4.3 相对强度噪声测量 |
2.5 本章小结 |
3 光控/声控光纤光栅器件制备及特性 |
3.1 引言 |
3.2 光控石墨烯—光纤布拉格光栅 |
3.2.1 石墨烯—光纤复合波导的理论分析 |
3.2.2 石墨烯—光纤布拉格光栅制备 |
3.2.3 光控调谐实验结果及分析 |
3.2.4 动态响应测试结果及分析 |
3.3 偏振转换声光光纤光栅 |
3.3.1 模式劈裂及声控调谐的理论分析 |
3.3.2 声光光纤光栅制备 |
3.3.3 声控调谐实验结果及分析 |
3.3.4 调谐时间响应测试结果及分析 |
3.4 声光光纤光栅动力学测量 |
3.4.1 基于耗散孤子—色散傅里叶变换的快速光谱测量原理 |
3.4.2 声光光栅瞬态光谱测量实验系统 |
3.4.3 测量结果及分析 |
3.5 本章小结 |
4 光控可调超窄线宽光纤激光器 |
4.1 引言 |
4.2 光控可调超窄线宽布里渊光纤激光器 |
4.2.1 实验系统 |
4.2.2 激光静态特性测试实验及分析 |
4.2.3 激光光控调谐实验及分析 |
4.2.4 实验结果讨论 |
4.3 瑞利散射线宽深压缩的光控可调超窄光纤激光器 |
4.3.1 实验系统 |
4.3.2 激光静态特性测试实验及分析 |
4.3.3 激光光控调谐实验及分析 |
4.3.4 实验结果讨论 |
4.4 本章小结 |
5 声控可调超窄线宽光纤激光器 |
5.1 引言 |
5.2 声控可调超窄线宽光纤激光器 |
5.2.1 实验系统 |
5.2.2 激光静态特性测试实验及分析 |
5.2.3 激光声控调谐实验及分析 |
5.2.4 动态调谐响应实验及分析 |
5.2.5 实验结果讨论 |
5.3 半导体增益介质对声光波长调谐性能的提升 |
5.3.1 调谐范围扩展 |
5.3.2 激光弛豫振荡抑制 |
5.4 本章小结 |
6 全文总结与展望 |
6.1 内容总结 |
6.2 论文创新点 |
6.3 论文不足及进一步研究展望 |
参考文献 |
附录 |
A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
B.作者在攻读博士学位期间获得奖项 |
C.作者在攻读博士学位期间参与科研项目 |
D.学位论文数据集 |
致谢 |
(10)基于保偏光纤光栅的可调OCSR准单边带调制技术(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1. 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 微波光子学主要应用方向 |
1.2.1 雷达领域 |
1.2.2 通信领域 |
1.2.3 电子战 |
1.2.4 其他应用 |
1.3 ROF的原理及特点 |
1.4 国内外研究现状 |
1.4.1 OSSB调制实现方案 |
1.4.2 可调OCSR的实现方案 |
1.5 本文的主要工作及章节安排 |
1.6 本章小结 |
2. 毫米波的产生和其在光纤中的传输特性 |
2.1 电光调制技术 |
2.1.1 毫米波的生成 |
2.1.2 MZM的工作特性 |
2.1.3 基于双电极MZM的光双边带调制 |
2.2 色散所致射频功率周期性衰落 |
2.3 小信号调制对光载波边带比(OCSR)的影响 |
2.4 本章小结 |
3. 光纤光栅理论分析 |
3.1 光纤光栅简介 |
3.1.1 光纤光栅的光学特性 |
3.1.2 光纤光栅的制作方法和分类 |
3.2 光纤光栅理论分析 |
3.2.1 耦合模方程 |
3.2.2 均匀光纤光栅的解析解 |
3.2.3 传输矩阵法 |
3.3 保偏光纤光栅 |
3.3.1 保偏光纤光栅的简介 |
3.3.2 保偏光纤光栅的仿真实现 |
3.4 本章小结 |
4. 基于保偏光纤光栅的可调OCSR准单边带调制 |
4.1 系统组成及原理 |
4.2 各个参数对OCSR的影响 |
4.3 结果与讨论 |
4.4 本章小结 |
5. 总结与展望 |
5.1 本论文的主要工作及总结 |
5.2 本论文的创新点及今后展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
四、Fiber Acousto-Electro-Optic Modulator(论文参考文献)
- [1]超窄线宽激光工程化关键技术[D]. 张林波. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2021(02)
- [2]新型碲酸盐声光材料制备与器件研究[D]. 刘孚安. 山东大学, 2021(11)
- [3]镧掺杂锆钛酸铅体系介电材料的电光效应机制和储能性能调控[D]. 黄灿. 中国地质大学, 2021(02)
- [4]高相干的双光学频率梳系统的研究及其应用[D]. 邓泽江. 华东师范大学, 2021(08)
- [5]孔壁生长石墨烯的光子晶体光纤制备及光调制特性研究[D]. 王晓愚. 燕山大学, 2020(07)
- [6]光载射频系统信号处理以及光纤传感器相关技术研究[D]. 饶俏萌. 北京邮电大学, 2020(05)
- [7]下变频关键技术的研究 ——基于光纤环路的射频信号的实时检测[D]. 李宏博. 北京交通大学, 2020(03)
- [8]通信波段超稳激光器工程化关键技术研究及应用[D]. 焦东东. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2020(01)
- [9]基于可控光纤光栅的超窄线宽激光器调谐技术研究[D]. 李雨佳. 重庆大学, 2020(02)
- [10]基于保偏光纤光栅的可调OCSR准单边带调制技术[D]. 鲍莹莹. 北京交通大学, 2019(01)