一、Investigation of Fiber Design for Discrete Raman Amplifiers（论文文献综述）
高艳,李严蕾,邢化东,黎昕,郑宏军,白成林,胡卫生,许恒迎,尹莹欣,董秋焕[1]（2022）在《模分复用光传输技术研究》文中提出结合课题组开展的通信领域研究热点模分复用方面的部分工作,比较系统、深入地分析讨论了模分复用光传输研究过程中相对经典的部分研究工作和最新进展,以模式复用器和解复用器的发展为主线,分类讨论了准单模少模光纤单跨距传输、准单模少模光纤控制环传输、基于分立模式复用器和解复用器的少模光纤单跨距传输、基于分立模式复用器和解复用器的少模光纤控制环传输、基于平面光转换模式复用器和解复用器的少模光纤传输、基于3D波导模式复用器和解复用器的少模光纤单跨距传输、基于3D波导模式复用器和解复用器的少模光纤控制环传输、基于光子灯笼的全光纤复用器的少模光纤单跨距传输、基于光子灯笼的全光纤复用器的少模光纤控制环传输、基于全光纤耦合器的少模光纤单跨距传输、基于全光纤耦合器的少模光纤控制环传输;最后,给出了本课题组近期合作研究工作中的准单模少模光纤长跨距传输、单通道信号少模光纤传输研究、多通道波分复用信号少模光纤传输研究。
尹韬策[2]（2020）在《面向气体探测应用的窄线宽光纤激光器研究》文中研究表明窄线宽激光由于具有高光学相干性的特点,在激光雷达、光纤传感、气体探测及非线性频率转换等领域有着重要的应用价值。本论文以产生窄线宽、高功率、波长可调谐的近红外激光为目的,并以给近红外波段的气体探测提供可用的激光源为切入点展开,相继研究了基于稀土掺杂光纤和基于非线性原理的窄线宽光纤激光器,得到了一系列2 μm窄线宽光纤激光器和1.65μm窄线宽光纤激光器,弥补了这两个波段激光器现有的不足和空白。本论文首先阐述了2μm及1.65μm窄线宽激光在气体传感中的应用价值,并指出了现有相应激光器的不足之处,突出了在这两个波段开发新型窄线宽光纤激光器的必要性。随后简单介绍了激光的由来、光纤激光器的基本知识、包层泵浦和不同泵浦结构。接着,我们提出了基于光纤布拉格光栅和未泵浦掺铥光纤作饱和吸收体的高功率定波长单纵模掺铥光纤激光器,得到了功率大于400mW,线宽约为20kHz的1957nm单纵模激光输出。为增加激光器的波长调谐性,我们紧接着提出了基于法布里-珀罗腔原理可调谐滤波器的宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器,得到了波长可从1920nm调谐至2020 nm的单纵模激光输出,其线宽小于10 kHz。进一步,为使激光器能直接输出高功率的2 μm可调谐窄线宽激光,我们又提出了基于790 nm高功率半导体激光器泵浦的宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器,该激光器使用了双包层掺铥光纤作增益介质,并通过谐振腔的优化设计,实现了波长可从1920nm调谐至2040nm的单纵模激光输出,其线宽约为20kHz,不同波长的最高直出功率在0.4 W至1.07 W之间。然后,为得到线宽更窄的2μm窄线宽激光,我们提出了基于高掺锗光纤的2μm宽带可调谐单纵模布里渊光纤激光器,该激光器被上述提到的宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器泵浦,实现了波长可从1920nm调谐至2030nm的单纵模布里渊激光输出。利用布里渊环形腔的线宽压窄效应,布里渊激光的线宽被压窄到小于0.9 kHz。最后,为满足甲烷气体探测的需求,我们提出了基于高非线性光纤的1.65 μm窄线宽拉曼连续光纤激光器,通过1541 nm连续泵浦对1.65 μm窄线宽种子源进行拉曼放大,实现了波长为1653.7 nm的窄线宽拉曼连续激光输出,其输出功率高达726 mW,-20 dB线宽仅为0.18 nm。进一步,为了能测得甲烷气体的空间分布,我们紧接着提出了基于高掺锗光纤的1.65 μm可调谐窄线宽拉曼脉冲光纤激光器,通过1541 nm脉冲泵浦对1.65 μm窄线宽种子源同时进行拉曼放大和脉冲调制,实现了波长可从1652.0nm调谐至1654.0nm的窄线宽拉曼脉冲激光输出,其重复频率和脉冲宽度分别为100 kHz和31 ns,峰值功率高达30.85 W,线宽小于0.08 nm。
冯其光[3]（2020）在《光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用》文中研究说明光纤中的随机分布式散射效应,包括瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射是影响光纤传输系统性能的重要因素,在光放大、光纤链路和系统性能监测等方面具有重要的应用。在光纤随机散射效应的应用场景中,一般采用传输的光作为光放大、光链路监控、光传感的媒介,光纤随机散射的时间随机性和空间随机性都会对相关光传输系统性能产生显着影响。特别是对于长距离光传输系统,光纤中某些地方的总光功率往往很高,很容易在光纤非线性效应的影响下产生瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射之间的相互作用,进而在系统中引发新的光学现象。现有光纤随机散射的理论模型在应对随机散射在光纤传输中的新应用时面临着一些问题。一方面,现有理论模型对散射的随机性的建模是不够充分的,一般只考虑了散射光强度和相位随时间变化的随机性,但没有充分考虑散射源在空间分布上的随机性。另一方面,现有光纤随机散射模型中,每一种光纤散射效应是单独处理的,忽略了多种光纤散射效应之间的相互作用。由于在对光纤散射空间随机性和不同散射之间的相互作用建模方面的欠缺,现有理论模型在新兴的光纤传输系统应用中无法对系统进行足够准确的建模和有效的性能分析,从而限制了光纤随机散射应用的发展。本文从常见光传输系统中光纤随机散射效应引起的问题出发,通过实验测试和理论建模,对光纤中各种随机散射效应进行了较为系统和全面地研究。通过深入研究光纤随机散射的时间随机性、空间随机性及其相互作用,本文改进了现有的光纤随机散射理论分析模型,能够更加全面精确地分析光纤中的随机散射效应。论文的主要工作包括:（1）在短距离低成本光纤通信系统方面,考虑到后向散射源点空间分布的随机性,本文建立了单纤双向系统中后向散射噪声与信号光相互作用的理论模型,理论分析和实验测量了后向散射噪声的频域和时域特征,然后将模型用于分析和解决具有无色无光光网络单元的低成本单纤双向无源光网络（PON,Passive Optical Network）中后向瑞利散射噪声抑制的问题,提出了一种具有瑞利散射噪声抑制功能的PON架构,并进行了实验验证分析。（2）在光纤链路监控和光纤传感方面,本文基于香农极限理论分析了光时域反射仪（OTDR,Optical Time-Domain Reflectometry）的动态范围和空间分辨率之间的限制关系。基于香农极限理论对OTDR的性能分析和瑞利散射的随机特性,本文提出了一种采用线性调频信号、分数阶傅里叶变换算法和电域频分复用技术的大动态范围OTDR,并进行了实验验证;针对高入纤光功率时布里渊散射和瑞利散射光功率变化的相关性,本文改进了瑞利散射与布里渊散射的功率耦合模型,引入了布里渊散射和瑞利散射的相互作用,获得了更准确的散射功率计算结果。该模型可用于普通OTDR、相位敏感型OTDR和布里渊OTDR的性能分析和探测脉冲设计。（3）在基于分布式拉曼放大的长距离光纤通信系统方面,考虑到分布式拉曼放大系统中受激拉曼散射、自发拉曼散射和瑞利散射的相互作用与随机性,本文提出了分布式光纤拉曼放大器的噪声功率谱模型和信号光场传输模型。其中噪声功率谱模型可用于对接收端信号的光信噪比进行比较准确地计算,初步评估拉曼放大光纤通信系统的性能;而信号光场传输模型能够对拉曼放大系统中的光纤损耗、增益、色散、非线性效应和信号与噪声的相互作用等进行综合准确地分析,能够实现对拉曼放大光纤通信系统性能的更加准确地评估。
方文坛[4]（2020）在《高维光纤系统及其非线性研究》文中研究指明光纤技术自从问世以来,已经被广泛应用于通信、激光以及传感等领域。各种光学复用技术的出现,如波分复用技术、时分复用技术以及空分复用技术等,提高了光纤的信息容量,将光纤光学系统拓展至高维领域。高维光纤系统具有极大的信息容量、繁多的模式结构以及复杂的模间相互作用等特点。这些特性使得高维光纤系统成为研究与发展高速光通信技术和高功率激光技术的良好平台。时分复用与波分复用,是已经被广泛应用在传统光通信领域的复用技术。它们分别在时域与频域拓展光信号的自由度,以期望在更少的信道内获得更高的信息容量。当这些技术与新兴的量子信息技术相结合时,将诞生一种全新的高维光量子态。高维量子态在量子信息领域有着重要应用,不仅适用于复杂的高维量子计算,还可以运用到高维量子通信中,从而大幅提高量子信息容量。空分复用技术,采用空间维度复用光信号,是一种更为新型的复用技术,也是突破传统光纤通信系统瓶颈的下一代通信技术。单模光纤优良的单模性,使其一度成为光纤通信的首选介质。空分复用技术的光纤系统概念的提出,也预示着多模光纤的回归,多模光纤再次成为研究的热点。在各种类型的多模光纤中,一种可以用以稳定传输高维轨道角动量模式的光纤——涡旋光纤的提出,为下一代空间高维光纤通信系统的构建提供了新的途经。此外,在基于多模光纤的高维光纤系统中,一些物理现象与低维系统完全不同。基于高维光纤系统的非线性效应,得益于高维系统纷杂模式的相互作用,表现出更复杂的非线性效应。同时,由于多模光纤的大模场面积,高维光纤系统也更适用于构造高功率光纤激光器。因此,对于高维光纤系统中的非线性现象研究,以及其在激光技术以及量子信息等领域的应用是非常有意义的。本文的主要工作与研究成果如下:1、以设计的涡旋结构光纤作为非线性介质,采用轨道角动量与基模混合模式的1560nm飞秒脉冲激光泵浦,产生光谱范围926nm-2300nm的超连续谱结构。在超连续谱产生的过程中,观测到基模与轨道角动量模式的模间四波混频效应。经过详细的理论分析,首次证实了级联模内-模间四波混频的级联作用的存在。2、通过涡旋光纤色散调控的方式,可以控制光纤中传播轨道角动量模式的相位匹配条件。本章介绍了一种低串扰、高效率的轨道角动量模式的模内四波混频现象。特殊设计的涡旋光纤结构,综合考虑了轨道角动量模式稳定传输的线性特性和多种模式四波混频相位匹配的非线性特性。实验中测得基模与轨道角动量模式两套不同的的非线性增益谱,并且测量结果与理论计算的结果保持一致。3、提出了一种基于有源环形掺镱涡旋光纤的单高阶柱矢量模式输出的光纤激光器。本章中提出了一种基于多模速率方程的模型以解释这种光纤激光器的模式竞争行为,模式增益的计算结果证实了基于模式增益方式激光腔内选模方法的可行性。实验中,通过采用高阶模泵浦光以及特殊设计环形掺杂涡旋光纤结构结合的方式,实现了基于一种控制模式增益单一的高阶柱矢量模式输出的光纤激光器。最终,柱矢量激光器的斜率效率达到了 79.61%,阈值为47.73mw,且输出高阶柱矢量模式的纯度超过了 95%。这种新型的基于模式增益控制的激光器为实现高阶模式高功率光纤激光器提供了一种新的途经。4、将传统的光纤通信技术中的时分-波分复用技术与量子纠缠源的产生相结合,以硅基纳米线作为非线性介质,实现了一种新型的高维量子纠缠源。这种纠缠源可以分发至42个时间-波长信道,并且每个信道的干涉可见度都超过了 90%,极大提升了量子态携带的信息容量。同时,各个时间信道纠缠光子间的不可区分性通过Hong-ou-Mandal干涉验证,证明了这种高维纠缠时间维度间的独立性。本文的创新点如下:1、通过混合模式泵浦,在涡旋光纤中实现了 960nm-2300nm的轨道角动量模式的超连续谱。在多模超连续谱的产生过程中,观测到了一种模内-模间级联四波混频效应。实验中测量到的参量光谱边带与根据四波混频相位匹配条件计算得到的边带保持一致。2、设计涡旋光纤的结构参数,不仅保持了涡旋光纤支持轨道角动量稳定传输的特性,并且使得基模与轨道角动量模式的零色散点移动至1550nm附近,进而实现了一种多种模式的模内四波混频效应。同时,特殊的设计使得不同模式间的四波混频效应互不干扰,保持了参量放大的高信噪比。3、设计有源环形掺杂涡旋光纤,采用高阶模式泵浦,以调节多模模式相关增益的方式,结合激光腔内内部的模式竞争机制,产生了高效的柱矢量激光。建立基于多模速率方程理论的模型,数值模拟了模式增益控制对激光输出模式的影响,且计算结果与实验结果一致。4、利用传统光纤通信的时分-波分复用技术,产生了一种新型的高维量子纠缠态。这种纠缠态不仅最多可以分发至42个通信信道,而且各个时间信道的纠缠态保持相互独立。
陈益沙[5]（2020）在《高功率掺镱光纤激光器模式不稳定效应研究》文中研究说明掺镱光纤激光器具有高转换效率,高光束质量,高散热性能和结构紧凑等优点,在军事防御,材料加工,智能制造和医疗等领域具备极其广阔的应用前景和巨大的应用价值。但近年来发现的模式不稳定效应严重影响了掺镱光纤激光器输出功率的进一步提升和高功率输出下高光束质量的保持,严重阻碍了大功率掺镱光纤激光器的发展和应用范围扩展。本论文主要针对大功率光纤激光系统的模式不稳定效应展开研究,特别是从掺镱光纤本身的角度,对光纤振荡器和光纤放大器的模式不稳定抑制方法进行了深入研究。首先,本论文从掺镱光纤出发,阐述了镱离子的能级结构,发光特性以及镱离子适于作为高功率光纤激光系统增益介质的原因。结合本课题组的实际实验条件和技术,主要通过改进的化学气相沉积工艺和溶液掺杂技术制备光纤预制棒,最终拉丝成光纤。随后对光纤振荡器和光纤放大器在不同的泵浦方式下进行了模拟计算,认为双端泵浦结构下增益分布更为平缓,有利于模式不稳定效应的抑制。其次,根据自行设计拉制的掺镱光纤,搭建了大功率掺镱光纤振荡器。分析讨论了模式不稳定效应的几种判定标准,结合实验条件和实验结果,认为观察到光纤激光器发生时频域信号突变时,即判定光纤激光器发生了模式不稳定效应,发生突变前的输出功率即为模式不稳定阈值功率。实验结果表明,双端泵浦光纤振荡器模式不稳定阈值为～2.03k W,而单端正向泵浦结构模式不稳定阈值为～1.17k W,较单端正向泵浦结构高出～73%,与之前的模拟结果趋势一致。再次,研究了几种掺镱光纤振荡器的模式不稳定内禀抑制手段。第一,通过降低掺镱光纤的数值孔径,模式不稳定阈值从～1.14k W提升至大于～1.3k W,提升～14%,并认为更低的数值孔径主要会降低高阶模增益和增加高阶模弯曲损耗,从而抑制模式不稳定效应。第二,通过对掺镱光纤载氘实现模式不稳定的抑制,载氘0天,14天和28天的掺镱光纤,其模式不稳定阈值分别为～459W,～533W和～622W,提升分别为～16%和～35%,并认为载氘主要是通过强化光纤内的电致折射率光栅来抑制模式不稳定效应。认为在掺镱光纤数值孔径优化和掺镱光纤载氘两个实验中模式不稳定阈值差一个数量级的原因是光纤中是否有铈元素共掺,实验结果表明光纤掺铈不仅可以提升模式不稳定阈值,还可以提升光纤激光器长时间运转的功率稳定性,并认为掺铈能显着提升模式不稳定阈值功率的主要原因是掺铈能有效抑制光子暗化效应。最后,为进一步研究光子暗化和模式不稳定效应之间的联系,同时也为模拟光纤放大器在极端环境下的运行,研究了伽马射线辐致暗化和长时运转光致暗化对光纤放大器模式不稳定的影响。伽马辐照导致的光子暗化对光纤放大器的模式不稳定阈值产生巨大的负面影响主要是因为伽马辐照暗化也会在光纤中产生非桥氧空穴中心,并且在泵浦漂白的恢复过程中,模式不稳定阈值和时间的关系也近似服从拉伸指数函数。实验也研究了长时拷机产生的暗化对光纤放大器模式不稳定阈值的影响,在300分钟拷机后,尽管光光效率没有明显下降,但模式不稳定阈值下降了～20%,红光透射率也出现了明显下降。对掺镱进行光纤载氘处理,不但使模式不稳定阈值上升～21%,且拷机300分钟后既未观察到明显的模式不稳定阈值下降,也未观察到红光透射率的明显变化,认为载氘主要是通过强化光纤内的电致折射率光栅和氘气能和空穴相关的色心发生反应从而降低相关的色心数量从而提升光纤放大器的模式不稳定阈值和功率稳定性。
高攀云[6]（2020）在《受激布里渊散射效应及其在多波长光纤激光器中的应用》文中提出受激布里渊散射（Stimulated Brillouin scattering,SBS）在光纤中是一种非常重要的非线性效应。SBS在光纤中产生的阈值较低,所以比较容易产生,对于光纤通信系统而言,它是需要避免的,但是SBS同时又具有很多有益的应用。SBS会令信号光在介质中产生新的波长的光,使得通信过程中产生更多的噪声,并导致信号传输的损耗大大增加。但是,SBS在其他方面具有非常有益的应用,且前景非常广泛,例如,它在光纤传感器、光纤陀螺仪、多波长光纤激光器等方面存在着实际的应用价值。因为SBS所存在的潜在应用价值,所以针对SBS的研究自从它被发现之后就在不断地进行着。现在针对SBS的研究主要集中在两个方面:一方面,研究怎么抑制SBS效应的产生,以减少其对光信号传输系统的危害;另一个方面,集中在如何利用SBS效应产生新波长的光。在本文中,我们主要模拟了光纤中的后向SBS效应,并对基于后向SBS的多波长光纤激光器进行实验方面的研究,主要结果如下:一、利用有限元算法,通过数值方法分别分析了阶跃折射率光纤和光子晶体光纤中的后向SBS效应。对阶跃折射率光纤和光子晶体光纤中光波基模的有效折射率、有效模场面积等参数分别进行了计算。主要模拟了在两种不同的光纤中的后向SBS效应,先分析出在两种光纤中后向SBS的声光相互作用,再由声光相互作用得出后向布里渊增益（Brillouin gain,BG）与布里渊频移特性。我们可以得出,后向BG在不同的增益光纤中的增益峰值不同,并且获得BG峰值所对应的布里渊频移也不同。从数值模拟中可以得出,在阶跃折射率光纤中,当布里渊频移为1.10296′1010Hz时,后向BG达到最大,为1.1435′10-11m/W。在光子晶体光纤中,当布里渊频移为1.0839′1010Hz时,后向BG达到最大,为1.4592′10-9m/W,光子晶体光纤中的BG峰值比在阶跃折射率光纤中的峰值高了两个数量级。二、利用了光纤中的SBS效应设计出一个多波长光纤激光器。开始时,在未加入可调谐滤波器情况下对其输出特性进行实验研究。测试了在不同泵浦功率下激光器腔内的自由振荡,从输出光谱中可看出两个振荡峰分别在1569nm和1605nm附近,它们主要来源于腔内的自由振荡和双折射效应。此外,通过改变泵浦光波长,对激光器的输出特性进行了测量。泵浦光波长在第一个自由振荡峰附近时,能获得更大的腔内线性增益,进而产生更高的非线性增益,输出一阶乃至更高阶布里渊斯托克斯光信号。当泵浦波长为1565nm或1570nm时,泵浦波长接近于第一个自由振荡峰,此时激光器能够产生一阶斯托克斯光。三、在上述实验基础上,在激光器的合适位置上引入可调谐滤波器,抑制腔内的自由振荡,改进了激光性能,达到了更高阶布里渊斯托克斯光的输出。通过改变泵浦功率、泵浦波长、放大器功率以及BG介质长度来进行实验,研究这些因素分别对激光器输出特性的影响。由实验数据可分析出,采用2km色散位移光纤作为增益介质时效果最好,激光器的最大输出功率可以达到88.7m W,最多可以产生95个新的波长的光信号。最后,对激光器的稳定性进行了测量,在30分钟内每间隔5分钟测量一次激光器的输出光谱和输出功率,我们可以看出总输出功率波动范围在0.05d B以内,激光器的输出稳定性非常好。
盛立文[7]（2019）在《光纤中微弱回波光信号的布里渊放大技术研究》文中进行了进一步梳理针对诸如激光焊接、激光雷达,以及智能驾驶等领域具有强光背景噪声下微弱光信号检测的技术难点,提出了利用单模光纤中受激布里渊散射（Stimulated Brillouin scattering,SBS）光放大的方法来实现强光背景下微弱信号的探测成像。该方法将具有布里渊增益带宽窄、低泵浦功率注入条件下获得高增益,以及体积小重量轻等优点的光纤与SBS放大效应相结合,使之具有重要的研究意义。因此,本文对实现强光背景噪声下光纤中微弱光信号高增益SBS放大成像的两个关键性问题开展了理论和实验研究,研究如何获得高增益放大和如何抑制SBS放大过程中脉冲时域波形的畸变。本论文从SBS耦合波方程出发,建立了包含分布式噪声的时域布里渊放大理论模型,借助此模型开展了单模光纤中SBS放大的理论研究,为第3章闭环SBS放大的实验研究提供理论支撑;通过对光纤介质中SBS放大的时域模型进行傅里叶变换,获得支撑第5章实验研究的频域宽带布里渊增益谱的理论计算模型。根据时域和频域的SBS模型,分别对单模光纤中单谱线泵浦作用下的窄带SBS放大过程和离散多谱线泵浦作用下的脉冲时域波形畸变校正过程进行了数值研究。针对窄带SBS放大,研究了光纤布里渊放大器的信号增益和信噪比随注入的泵浦光功率、Stokes光峰值功率、Stokes脉宽和单模光纤长度等参数的变化规律,获得了优化性能参数的条件;针对时域波形畸变的校正,首先对影响展宽后布里渊增益光谱带宽的主要因素进行分析:即谱线条数和相邻谱线间隔。固定各条离散谱线间的频率间隔,研究了不同增益谱带宽对SBS放大过程中脉冲波形畸变特性的影响。研究表明:信号增益随注入泵浦光功率和信号光脉宽的增加而提高,随注入信号光峰值功率的增加而下降,信噪比随注入泵浦光功率和信号光脉宽的增加而下降,随注入信号光峰值功率的增加而提高;采用离散多谱线泵浦,可以有效地抑制SBS放大过程中的波形畸变,Stokes光频域谱与光纤介质的布里渊增益谱相关性越高,对弱信号低畸变和高增益的放大越显着。为了实现强光背景噪声下微弱信号的高增益成像。本文开展了闭环光纤中SBS放大的实验研究,研究泵浦光、信号光、介质等参数对SBS放大特性的影响来获得微弱信号高增益放大的实验参数。实验中对4.3×10-7W的微弱脉冲Stokes光信号进行了放大,获得了107的信号增益,信噪比约为14d B。实验结果与数值计算结果基本相符并为开环链路下SBS的高增益放大研究提供了数据支撑。为了贴近实际应用背景要求进行了开环SBS放大实验,实验中对4.3×10-7W的微弱脉冲Stokes光信号实现了106放大,信噪比约为11d B。由于,无论在闭环还是开环情况下,采用光纤中的SBS放大技术都可以实现微弱信号的高增益放大。所以,本文以强光背景噪声场下目标成像为应用背景,通过直接探测目标物散射回波光信号进行了窄带SBS放大成像实验研究,成功获得淹没于强光噪声下探测目标的清晰图像。为了实现强光背景噪声下窄脉冲微弱信号的高增益成像,即针对实现窄脉冲低畸变放大的问题,研究了多频强度调制产生宽带泵浦的SBS放大技术。首先利用此方法研究了50ns脉冲在布里渊增益谱带宽为200MHz作用下的SBS放大和波形畸变特性。研究表明:利用宽带泵浦的SBS放大方法,既可以实现微弱信号的高增益放大,又可以极大的降低窄脉冲SBS放大输出的波形畸变。接着研究了5ns脉冲在布里渊增益谱带宽为419.5MHz和600MHz作用下的SBS放大和波形畸变特性。实验结果表明:对于5ns高斯型Stokes信号光脉冲,选取频域峰值2%处对应的频域宽度（419.5MHz）作为宽带泵浦光的带宽是一个既可以保证波形畸变最低又可以保证信噪比最高的合理值。同时,以强光背景噪声场下目标成像为应用背景,通过直接探测目标物散射回波光信号进行了宽带SBS放大成像实验研究。结果表明,利用单模光纤作为介质可以实现强光背景噪声中微弱光回波信号的高增益SBS放大,并对淹没于强光噪声下的目标成像。
张振振[8]（2019）在《增益均衡的少模光纤掺铒及拉曼放大器的研究》文中研究指明由于单模光纤通信系统容量正逐渐逼近非线性香农极限,基于少模光纤的模分复用技术在最近几年得到深入的研究和发展。少模光放大器是模分复用技术落地的关键环节。本论文以少模掺铒光纤放大器、少模光纤拉曼放大器的理论模型为基础,研制增益均衡的少模光纤放大器。本论文的工作主要包含以下几个方面:1.为简化泵浦结构复杂性,消除简并泵浦模式角度依赖,通过设计两层铒离子掺杂结构的光纤,采用基模纤芯泵浦的方法,实现了C波段少模掺铒光纤放大器6空间模式的增益均衡。1550 nm波长上平均模式增益15 d B,模间增益差小于2.5 d B。在1540～1565 nm波长范围内,各模式波长增益起伏小于3.5 d B。2.为实现更多模式数目的增益均衡,设计了带有折射率沟槽结构的双包层掺铒光纤,通过包层泵浦,研制了21空间模式增益均衡的掺铒光纤放大器。由于掺铒光纤能够将个信号模式的能量紧密束缚于纤芯,21个空间模式的模间增益差得到减小。C波段21空间模式平均增益15 d B以上,模式增益差在3 d B左右。1535～1560 nm波长范围内,各模式波长增益起伏约4 d B。3.从自发拉曼散射出发,实验分析普通少模光纤、熊猫眼保偏光纤和椭圆型保模光纤中,不同泵浦模式下自发拉曼散射的偏振和空间模式的依赖情况。指出高阶简并模式的矢量模式耦合是影响自发拉曼散射偏振和空间模式依赖的主要原因。并在泵浦光偏振和空间模式充分耦合的情况下,利用少模光纤中的自发拉曼散射测量不同模式交叠的相对比值。4.为实现模分和波分复用传输系统中的模式增益均衡和波长增益平坦,实验演示多波长（1440 nm、1455 nm和1480 nm）多模式泵浦的少模光纤拉曼放大器。在1530～1590 nm之间60 nm波长范围内,各模式开关增益约为10 d B,模间增益差约为0.5 d B,增益平坦度小于3 d B。数值分析二阶少模拉曼泵浦中各信号模式等效噪声系数的影响因素。利用1480 nm LP11模式泵浦光将分布式少模光纤拉曼放大与少模掺铒光纤放大相结合,首次实现模式增益均衡、波长增益平坦的远程遥泵少模光纤放大。
徐润亲[9]（2019）在《掺镱锁模光纤激光器及非线性光纤放大器理论与实验研究》文中提出超短脉冲具有高峰值功率、短脉宽以及宽光谱的特点,目前已经被广泛地应用于材料加工、生物探测、医学治疗、光通信、国防军事和航空航天等诸多领域。伴随着超快激光技术的不断进步,超短脉冲激光逐渐成为十分重要的光源。光纤激光器由于其体积小、耗能低、光束质量高、散热性好、造价低及免维护等优良特性,得到了迅速的发展。锁模光纤激光器和超短脉冲放大器的研制和搭建始终是超快光纤激光器相关研究的核心问题。锁模光纤激光器用以产生稳定的脉冲序列,但通常情况下该脉冲序列的单脉冲能量以及峰值功率都比较低,且脉冲的中心波长和光谱宽度都受到了增益介质发射带宽的限制。超短脉冲放大器可以提升脉冲单脉冲能量及峰值功率,使其能够满足实际应用的需求。如果在放大过程中非线性效应没有对脉冲的光谱产生明显的影响,则称为“线性”放大,放大后的脉冲通过色散补偿能够恢复成的原来的形状;如果放大时引入的非线性效应改变了脉冲的光谱形状乃至产生了新的光谱成分,则称为“非线性”放大,藉由非线性放大可以突破增益介质带宽的限制实现特殊波长超短脉冲或超连续谱输出。本文围绕掺镱锁模光纤激光器和非线性放大器展开了理论与实验研究,内容包括:一、脉冲在光纤中的传输方程和超快光纤激光器中元器件的理论模型简介。介绍了广义非线性薛定谔方程及其变形式;分类介绍了偏振器件和非偏振器件的理论模型;简要介绍了谱方法求解非线性薛定谔方程的过程。二、全正色散锁模光纤激光器的数值模拟。研究了腔长、增益、光谱滤波及可饱和吸收体的特性等对于激光器锁模的影响;模拟了耗散孤子、耗散孤子共振和类噪声脉冲在全正色散光纤激光器中的产生。三、掺镱非线性偏振旋转锁模光纤激光器的实验研究及理论分析。进行了常规非线性偏振旋转锁模和简化腔非线性偏振旋转锁模的实验,简化腔相对于常规腔去除了波片和滤波器。常规腔实验分为两组,两组实验分别获得了脉宽4.6 ps和11.7 ps的耗散孤子输出。简化腔实验共测试了四个腔长,均实现了自启动锁模,输出的单脉冲能量最大为16 nJ。对简化腔锁模实验作了理论分析,其结果与实验吻合得很好。四、脉冲光纤放大器的数值模拟。介绍了速率方程与非线性薛定谔方程的联合模型用于数值模拟脉冲光纤放大器,并在此基础上研究了泵浦方式、增益光纤长度、脉冲的重复频率等因素对光纤放大器输出功率的影响。研究了不同泵浦方式下,脉冲放大过程中非线性啁啾的积累及其对输出脉冲特性的影响,对比了啁啾脉冲放大与常规放大输出脉冲的特性。五、超短脉冲非线性光纤放大器的实验研究和理论分析。分别以非线性偏振旋转实验中的短腔和中长腔锁模激光器为种子源进行了非线性放大实验。以短腔锁模激光器为种子源时,实验在1-1.2μm波段获得了平坦的宽光谱输出,利用滤波的方式在该波段实现了光谱连续可调的超短脉冲输出。以中长腔锁模激光器为种子源时,实验获得了覆盖1.05-1.57μm波段的宽光谱输出。结合进一步的实验和数值模拟,研究了非线性放大器中宽光谱的产生机理,并对输出脉冲的特性进行了讨论,证明了类噪声脉冲在非线性放大器中的产生,并通过压缩获得了底座3.70 ps、尖峰14.5 fs的双尺度自相关曲线。
许将明[10]（2018）在《高功率随机光纤激光及其时频特性研究》文中认为高功率光纤激光器具有光束质量好、转换效率高、热管理方便、结构紧凑、可柔性操作等优势,在智能制造、国防安全等领域得到广泛应用。目前数千瓦级以上的高功率光纤激光系统主要采用主振荡功率放大器（MOPA）结构,其中主振荡器一般为谐振腔结构光纤激光器。受自脉冲效应影响,谐振腔结构光纤激光器即使在连续光泵浦、无调制器件时也可能输出峰值功率较高的脉冲,诱发后级高功率光纤放大器中的受激拉曼散射等非线性效应,制约系统性能的提升。因此,本文以无谐振腔结构的高功率随机光纤激光为对象,开展理论与实验研究,主要结果如下:首先,介绍高功率随机光纤激光的发展现状,指出单级高功率随机光纤器输出功率的提升主要受限于高阶受激拉曼散射和四波混频效应,MOPA结构高功率随机光纤激光系统的性能提升主要受限于可获得的泵浦功率及模式不稳定效应。此外,采用谐振腔结构光纤激光泵浦随机光纤激光器时其自脉冲特性可通过拉曼增益过程传递至输出的随机激光,而超荧光光纤光源具有时域稳定的特点,有望用于泵浦高功率随机光纤激光器、抑制高阶受激拉曼散射、获得时域稳定的随机激光输出,因此还梳理了高功率超荧光光纤光源的发展过程及高功率输出的实现途径。其次,开展全光纤MOPA结构高功率超荧光光纤光源实验研究。构建半导体激光泵浦的全光纤MOPA结构超荧光光纤光源,实现1.01 kW、2.53 kW宽谱超荧光输出,最高功率条件下输出光谱半高全宽（FWHM）线宽分别为8.1 nm和6.3 nm,并分析了功率提升过程中的中心波长红移、光谱窄化现象;实现1.87 kW窄谱超荧光输出,最高功率时FWHM线宽约为1.7 nm,且功率提升过程中光谱无明显展宽,为其应用拓展奠定坚实基础;以上系统的性能进一步提升主要受限于可获得的泵浦功率和模式不稳定效应。首次采用同带泵浦技术提升全光纤MOPA结构超荧光光纤光源的输出功率,获得最高功率3.14 kW的超荧光输出,为国际公开报道的最高输出功率。在此基础上,开展超荧光泵浦单级高功率随机光纤激光器研究。首次提出基于超荧光光纤光源泵浦实现优质高效的随机光纤激光器的方法,并搭建超荧光泵浦的线偏振随机光纤激光器,获得中心波长1178 nm、偏振消光比达25 dB、时域稳定的随机激光输出;与含自脉冲成分的光纤激光泵浦的随机光纤激光器相比,采用超荧光泵浦时,激光器在光光转换效率、光谱纯度和输出光时域稳定性等方面具有突出优势;通过提升泵浦光源功率水平、优化无源光纤长度,在国际上首次实现百瓦级线偏振随机光纤激光输出;数值仿真结果表明,基于超荧光泵浦的线偏振单模随机光纤激光器,可以实现300 W级随机激光输出。采用窄谱超荧光泵浦半开腔结构随机光纤激光器,获得百瓦级、光谱纯度100%（测量信噪比32.67dB条件下未观察到其他成分光）的随机激光输出;数值仿真结果表明该随机光纤激光器可以实现500 W级随机激光输出。为进一步提升单级随机光纤激光器输出功率,对基于少模无源光纤的超荧光泵浦随机光纤激光器进行理论与实验研究,分析无源光纤参数对激光器包层模激发、四波混频效应、输出光谱纯度、功率提升潜力等特性的影响,给出高功率随机光纤激光器中少模无源光纤的优选方案,提出千瓦级随机光纤激光器的实现方法。进一步,采用全光纤MOPA放大器对随机激光种子进行功率定标放大,以获得更高功率的随机光纤激光输出。利用半导体激光泵浦的保偏光纤放大器对起偏后的窄线宽随机光纤激光进行功率放大,获得最高功率381.1 W的线偏振窄线宽随机光纤激光输出,最高功率时放大光FWHM线宽为0.13 nm、偏振度为92.33%,为国际上首次公开报道的线偏振窄线宽高功率随机光纤激光系统;性能提升受限于主放大器中的模式不稳定效应。利用线偏振光纤光源泵浦半开腔结构随机光纤激光器,并通过优化无源光纤型号和长度抑制激光器中的线宽展宽,首次实现随机光纤激光器直接输出线偏振窄线宽随机激光,获得FWHM线宽约88 pm、偏振消光比22.5 dB的种子光;利用半导体激光泵浦的保偏光纤放大器对种子光进行功率放大,获得最高功率1.01 k W、FWHM线宽0.21 nm、偏振消光比约17 dB、近衍射极限的线偏振窄线宽随机光纤激光输出,为目前国际公开报道的最高功率水平;系统性能提升受限于可获得的泵浦功率。采用量子亏损小、泵浦亮度高的同带泵浦放大方案对随机光纤激光种子进行功率提升,获得最高功率3.03 k W随机光纤激光输出,为目前国际公开报道的最高输出功率。最后,对脉冲随机光纤激光器的时频特性形成的动力学过程及调控方法开展研究。首次实现窄线宽脉冲随机光纤激光器,研究了激光器工作线宽对输出脉冲特性的影响,讨论了不同光谱成分的时序特性,探索了基于光谱滤波的脉冲品质提升方法。首次报道在反向泵浦半开腔结构随机光纤激光器中基于被动的增益时空调制获得稳定脉冲随机激光输出,并通过数值仿真揭示其动力学过程。利用宽谱超荧光泵浦基于普通无源光纤的全开腔结构随机光纤激光器,在受激布里渊散射效应的作用下实现纳秒脉冲随机激光输出,首次观测了随机光纤激光器中的光学怪波特性和阈值附近的局域化现象,并提出了有效的光学怪波特性的调控方法。
二、Investigation of Fiber Design for Discrete Raman Amplifiers（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、Investigation of Fiber Design for Discrete Raman Amplifiers（论文提纲范文）
（1）模分复用光传输技术研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 准单模少模光纤传输 |
| 1.1 准单模少模光纤单跨距传输 |
| 1.2 准单模少模光纤控制环传输 |
| 1.2.1 基于半导体光放大器的准单模FMF控制环传输。 |
| 1.2.2 基于EDFA的准单模FMF控制环传输。 |
| 2 基于分立的复用器和解复用器的少模光纤传输 |
| 2.1 基于少模掺铒光纤放大器与分立复用解复用器的少模光纤单跨距传输 |
| 2.2 基于分立复用器和解复用器的少模光纤双跨距传输 |
| 2.3 基于分立复用器和解复用器的少模光纤控制环传输 |
| 3 基于平面光转换器的少模光纤传输 |
| 4 基于3D波导光子灯笼的少模复用及光纤传输 |
| 4.1 基于3D波导光子灯笼的少模复用及光纤单跨距传输 |
| 4.2 基于3D波导的少模复用及光纤控制环传输 |
| 5 基于光子灯笼的全光纤复用器的少模光纤传输 |
| 5.1 基于光子灯笼的全光纤复用器的少模光纤单跨距传输 |
| 5.2 基于光子灯笼的全光纤复用解复用器的少模光纤控制环传输 |
| 6 基于模式选择耦合器的全光纤复用器的少模光纤传输 |
| 6.1 基于模式选择耦合器的全光纤复用器的少模光纤单跨距传输 |
| 6.2 基于模式选择耦合器的全光纤复用器的少模光纤控制环传输 |
| 6.3 基于模式选择耦合器的强度调制/直接检测模分复用传输 |
| 7 本课题组近期提出的少模光纤传输研究 |
| 7.1 准单模少模光纤长跨距传输研究 |
| 7.2 单通道信号少模光纤传输研究 |
| 7.3 多通道波分复用信号少模光纤传输研究 |
| 8 结论与讨论 |
（2）面向气体探测应用的窄线宽光纤激光器研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光及光纤激光器概述 |
| 1.3 包层泵浦及泵浦结构 |
| 1.4 单纵模激光的实现方法 |
| 1.5 本论文内容安排 |
| 1.6 本论文主要创新点 |
| 2 高功率定波长单纵模掺铥光纤激光器 |
| 2.1 2μm激光概述 |
| 2.1.1 2μm激光应用 |
| 2.1.2 2μm激光实现方式 |
| 2.2 增益介质-掺铥石英光纤 |
| 2.3 波长选择器件-光纤布拉格光栅 |
| 2.4 高功率光纤泵浦激光器 |
| 2.5 定波长掺铥光纤激光器的光学结构及工作原理 |
| 2.6 定波长掺铥光纤激光器的激光输出特性 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 宽带可调谐单纵模掺铥光纤激光器 |
| 3.1 激光波长的调谐方式 |
| 3.2 基于法布里-珀罗腔原理的可调谐滤波器 |
| 3.3 带间泵浦的可调谐掺铥光纤激光器 |
| 3.3.1 激光器光学结构及工作原理 |
| 3.3.2 激光器输出特性 |
| 3.4 790nm泵浦的高功率可调谐掺铥光纤激光器 |
| 3.4.1 激光器光学结构及工作原理 |
| 3.4.2 激光器输出特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 宽带可调谐单纵模布里渊光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 光纤中的受激布里渊散射 |
| 4.1.2 2μm布里渊光纤激光器进展 |
| 4.2 增益介质-高掺锗光纤 |
| 4.3 可调谐单纵模布里渊光纤激光器的光学结构及工作原理 |
| 4.4 可调谐单纵模布里渊光纤激光器的激光输出特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 1.65微米高功率窄线宽拉曼光纤激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.1.1 甲烷气体探测 |
| 5.1.2 光纤中的受激拉曼散射 |
| 5.2 1.65μm高功率拉曼连续光纤激光器 |
| 5.2.1 1541 nm高功率连续泵浦激光器 |
| 5.2.2 拉曼激光器光学结构及工作原理 |
| 5.2.3 拉曼激光器输出特性 |
| 5.3 1.65μm高功率拉曼脉冲光纤激光器 |
| 5.3.1 方案设计 |
| 5.3.2 1541 nm高功率脉冲泵浦激光器 |
| 5.3.3 拉曼激光器光学结构及工作原理 |
| 5.3.4 拉曼激光器输出特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 论文总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（3）光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 现有研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容与意义 |
| 1.5 本文组织结构 |
| 2 光纤散射的理论模型及应用 |
| 2.1 瑞利散射的原理及理论模型 |
| 2.2 光纤布里渊散射的原理及理论模型 |
| 2.3 光纤拉曼散射和拉曼放大的基本原理和模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 光纤后向散射对单纤双向光纤通信系统影响的研究 |
| 3.1 典型单纤双向系统及其问题 |
| 3.2 光纤后向散射的特性 |
| 3.3 后向散射对上行信号误码率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 单纤双向系统中后向瑞利散射噪声抑制的研究 |
| 4.1 单纤双向PON的实现及其问题 |
| 4.2 一种基于正交编码的单纤双向PON架构 |
| 4.3 基于正交编码的单纤双向PON性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于香农极限理论的OTDR性能分析与动态范围提升方法 |
| 5.1 OTDR系统架构 |
| 5.2 OTDR实现光纤损耗测试的数学模型 |
| 5.3 基于香农极限理论的OTDR性能分析 |
| 5.4 基于线性调频信号和电域频分复用的大动态范围OTDR |
| 5.5 本章小结 |
| 6 光纤布里渊散射的改进模型 |
| 6.1 布里渊散射与瑞利散射的改进功率耦合模型 |
| 6.2 改进功率耦合模型的实验验证 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 光纤拉曼放大系统噪声功率谱模型和光场传输模型的研究 |
| 7.1 基于拉曼放大的光纤通信系统 |
| 7.2 分布式光纤拉曼放大系统中随机分布式噪声的精确建模 |
| 7.3 分布式光纤拉曼传输系统的信号光场传输模型 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 论文总结 |
| 8.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文目录 |
| 附录2 缩略词中英文对照表 |
（4）高维光纤系统及其非线性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高维结构光场——涡旋光束简介 |
| 1.2.1 柱矢量光束 |
| 1.2.2 轨道角动量光束 |
| 1.3 高维光纤系统传输介质——涡旋光纤简介 |
| 1.3.1 光纤中的涡旋光 |
| 1.3.2 涡旋光纤的设计原理 |
| 1.3.3 涡旋光纤的应用 |
| 1.4 光纤中的非线性效应研究 |
| 1.4.1 光纤中的非线性效应 |
| 1.4.2 光纤中的非线性传输模型 |
| 1.4.3 多模光纤的非线性理论模型 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 参考文献 |
| 第2章 涡旋光纤产生超连续谱的实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超连续谱的产生 |
| 2.2.1 超连续谱的研究进展 |
| 2.2.2 多模光纤产生超连续谱 |
| 2.2.3 涡旋光纤产生超连续谱 |
| 2.3 超连续谱的产生过程的解构 |
| 2.3.1 自相位调制与交叉相位调制 |
| 2.3.2 孤子的非线性效应 |
| 2.3.3 调制不稳定性与四波混频效应 |
| 2.4 涡旋光纤设计及实验装置 |
| 2.4.1 涡旋光纤结构及参数 |
| 2.4.2 实验装置示意图 |
| 2.5 涡旋光纤产生超连续谱 |
| 2.5.1 超连续谱实验结果 |
| 2.5.2 级联模间四波混频现象 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 涡旋光纤中轨道角动量光束的四波混频 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤中四波混频的基本原理 |
| 3.2.1 单模光纤四波混频理论 |
| 3.2.2 多模光纤四波混频理论 |
| 3.3 涡旋光纤设计及实验方法 |
| 3.3.1 涡旋光纤设计及色散控制 |
| 3.3.2 轨道角动量光四波混频实验装置 |
| 3.4 实验结果及讨论 |
| 3.4.1 涡旋光纤传输特性测试 |
| 3.4.2 轨道角动量四波混频实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 基于模式相关增益控制的高阶柱矢量光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤激光器速率方程理论 |
| 4.2.1 强泵浦条件下光纤激光器速率方程理论 |
| 4.2.2 光纤激光器多模速率方程理论 |
| 4.3 有源光纤设计及激光器的结构 |
| 4.3.1 环形有源光纤设计 |
| 4.3.2 激光器的结构设计 |
| 4.4 实验结果及讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 基于高维光纤系统的量子纠缠源 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 量子纠缠态相关理论 |
| 5.2.1 光子纠缠态 |
| 5.2.2 高维纠缠态 |
| 5.2.3 time-bin 纠缠态 |
| 5.3 时分-波分高维纠缠态的制备及分发 |
| 5.3.1 实验设计方案 |
| 5.3.2 实验结果 |
| 5.4 光子对的不可区分性检测 |
| 5.4.1 时分信道光子对的Hong-Ou-Mandel干涉 |
| 5.4.2 干涉可见度的衰减原因分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 论文总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 论文展望 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（5）高功率掺镱光纤激光器模式不稳定效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 大功率掺镱激光器及其发展现状 |
| 1.3 模式不稳定效应 |
| 1.4 模式不稳定效应抑制方法 |
| 1.5 本论文研究内容 |
| 2 掺镱光纤的理论基础和制备以及激光器基础 |
| 2.1 石英光纤中的镱离子及其发光特性 |
| 2.2 掺镱石英光纤的制备 |
| 2.3 掺镱光纤激光器的基础理论模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 模式不稳定效应及其表征 |
| 3.1 光纤放大器和光纤振荡器中的横模不稳定机理 |
| 3.2 横模不稳定效应测试平台 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 光纤振荡器的模式不稳定效应抑制 |
| 4.1 内禀抑制-光纤数值孔径的优化 |
| 4.2 内禀抑制-光纤载氘 |
| 4.3 内禀抑制-铈离子共掺 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 光纤放大器的模式不稳定抑制 |
| 5.1 伽马辐照暗化的泵浦漂白 |
| 5.2 长时拷机的光致暗化及其载氘抑制 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文及申请专利目录 |
（6）受激布里渊散射效应及其在多波长光纤激光器中的应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤的发展及分类 |
| 1.1.1 光纤的发展 |
| 1.1.2 光纤的分类 |
| 1.2 受激布里渊散射效应的发展与现状 |
| 1.3 本文工作 |
| 第二章 光纤中的非线性效应 |
| 2.1 光纤中的非线性效应 |
| 2.1.1 自相位调制 |
| 2.1.2 交叉相位调制 |
| 2.1.3 受激拉曼散射 |
| 2.1.4 四波混频 |
| 2.2 受激布里渊散射效应的基本原理 |
| 2.2.1 前向布里渊散射效应 |
| 2.2.2 后向布里渊散射效应 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 光纤中后向布里渊散射增益谱的数值模拟 |
| 3.1 阶跃折射率光纤和光子晶体光纤模型 |
| 3.2 模拟两种光纤中的后向受激布里渊散射 |
| 3.2.1 模拟阶跃折射率光纤中的后向布里渊散射 |
| 3.2.2 模拟光子晶体光纤中的后向布里渊散射 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 腔内无滤波器的多波长布里渊光纤激光器的实验研究 |
| 4.1 实验装置 |
| 4.1.1 实验装置及激光器运行机理 |
| 4.1.2 实验仪器、器材 |
| 4.2 实验结果分析 |
| 4.2.1 腔内自由振荡 |
| 4.2.2 改变输入波长对激光器输出的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 腔内加滤波器的多波长布里渊光纤激光器实验研究 |
| 5.1 实验装置 |
| 5.1.1 实验装置及激光器运行机理 |
| 5.1.2 实验仪器、器材 |
| 5.2 实验结果分析 |
| 5.2.1 输入光波长对激光器输出的影响 |
| 5.2.2 输入光功率与腔内放大器功率对激光器输出的影响 |
| 5.2.3 不同布里渊增益光纤在改变泵浦波长时的输出 |
| 5.2.4 激光器的稳定性 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文的研究成果 |
| 6.2 本文的创新点 |
| 6.3 待研究的问题 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（7）光纤中微弱回波光信号的布里渊放大技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微弱光信号放大技术研究进展 |
| 1.2.1 光参量放大技术 |
| 1.2.2 受激拉曼放大技术 |
| 1.2.3 布里渊四波混频放大技术 |
| 1.3 受激布里渊放大技术 |
| 1.3.1 窄带布里渊放大技术 |
| 1.3.2 宽带布里渊放大技术 |
| 1.4 国内外激光成像技术研究进展 |
| 1.5 国内外研究现状简析 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 微弱光信号布里渊放大理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 布里渊散射理论模型 |
| 2.2.1 一般描述 |
| 2.2.2 方程描述 |
| 2.3 微弱光信号布里渊放大的数值研究 |
| 2.3.1 信号光参数对放大性能的影响 |
| 2.3.2 泵浦光参数对放大性能的影响 |
| 2.3.3 光纤参数对放大性能的影响 |
| 2.3.4 频率失谐对放大性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 闭环光纤中微弱光信号的布里渊放大研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤布里渊放大器的噪声与布里渊阈值的实验观测 |
| 3.2.1 光纤布里渊放大器的噪声光谱特性 |
| 3.2.2 布里渊阈值测量的实验装置与结果 |
| 3.3 闭环光纤中微弱光信号布里渊放大的实验研究 |
| 3.3.1 光纤中的布里渊频移测量 |
| 3.3.2 闭环光纤中微弱光信号的布里渊放大实验装置 |
| 3.3.3 闭环光纤中微弱光信号的布里渊放大实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 开环光纤中微弱光信号的布里渊放大研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 回波损耗的实验研究 |
| 4.3 开环光纤中微弱光回波信号布里渊放大的实验研究 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 实验结果与分析 |
| 4.4 基于轨道角动量模式滤波的信噪比增强技术研究 |
| 4.4.1 实验原理及装置 |
| 4.4.2 实验结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 强光背景噪声下的布里渊放大成像研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 强光背景噪声下的窄带布里渊成像研究 |
| 5.2.1 实验装置 |
| 5.2.2 实验结果与分析 |
| 5.3 宽带泵浦的受激布里渊放大研究 |
| 5.3.1 基于多频强度调制的离散多谱线产生理论 |
| 5.3.2 基于多频强度调制的离散线状增益谱仿真研究 |
| 5.3.3 基于多频强度调制的多线增益谱实验研究 |
| 5.3.4 基于多频强度调制泵浦的受激布里渊放大实验研究 |
| 5.4 强光背景噪声下的宽带布里渊成像研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）增益均衡的少模光纤掺铒及拉曼放大器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光纤通信发展历程 |
| 1.1.1 光纤通信的诞生 |
| 1.1.2 单模光纤通信容量危机 |
| 1.1.3 空分复用的现状与机遇 |
| 1.2 光纤放大器研究现状 |
| 1.2.1 光放大器类型 |
| 1.2.2 模分复用光放大器研究现状 |
| 1.3 本论文的创新点和主要研究内容 |
| 第2章 少模光纤放大器理论基础 |
| 2.1 光纤空间模式理论 |
| 2.1.1 光纤空间模式 |
| 2.1.2 模式光场分布 |
| 2.1.3 模式变换及复用 |
| 2.2 少模掺铒光纤放大器模型理论 |
| 2.2.1 掺铒光纤能级跃迁理论 |
| 2.2.2 少模掺铒光纤放大器理论 |
| 2.2.3 不同模式的噪声 |
| 2.3 光纤中的拉曼效应及少模光纤拉曼放大器 |
| 2.3.1 光纤中的拉曼效应 |
| 2.3.2 少模光纤中自发拉曼散射 |
| 2.3.3 少模光纤拉曼放大器信号泵浦耦合方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 纤芯泵浦少模掺铒光纤放大器 |
| 3.1 纤芯泵浦少模掺铒光纤放大器模式增益理论分析 |
| 3.1.1 纤芯泵浦少模掺铒光纤放大器的模间增益差 |
| 3.1.2 简并模式及角度旋转 |
| 3.2 纤芯泵浦6 空间模式增益均衡少模掺铒光纤放大器实验研究 |
| 3.2.1 分层掺铒光纤设计和制备 |
| 3.2.2 实验装置 |
| 3.2.3 模式放大传输特性 |
| 3.2.4 信号模式增益噪声特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 包层泵浦少模掺铒光纤放大器 |
| 4.1 包层泵浦少模掺铒光纤放大器的模式增益理论分析 |
| 4.1.1 包层泵浦方式 |
| 4.1.2 双包层少模掺铒光纤中信号模式光场分布 |
| 4.1.3 包层泵浦少模掺铒光纤放大器的增益均衡设计 |
| 4.2 包层泵浦21 模式增益均衡少模掺铒光纤放大器实验研究 |
| 4.2.1 双包层掺铒光纤设计及制备 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.2.3 信号模式的传输放大特性 |
| 4.2.4 信号模式增益特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 少模光纤中的拉曼效应及在交叠积分比测量中的应用 |
| 5.1 少模光纤中自发拉曼散射的偏振和空间模式依赖特性 |
| 5.1.1 实验装置 |
| 5.1.2 普通少模光纤 |
| 5.1.3 熊猫眼型少模光纤 |
| 5.1.4 椭圆纤芯少模光纤 |
| 5.1.5 简并模式耦合 |
| 5.2 相对模式交叠积分之比的测量 |
| 5.2.1 理论模型 |
| 5.2.2 实验结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 增益均衡的少模光纤拉曼放大器 |
| 6.1 多波长多模式泵浦增益均衡少模光纤拉曼放大器 |
| 6.1.1 理论模型 |
| 6.1.2 多波长泵浦增益均衡实验验证 |
| 6.1.3 宽带信号增益平坦模拟 |
| 6.2 二阶泵浦少模光纤拉曼放大器的研究 |
| 6.2.1 二阶泵浦少模光纤拉曼放大器模型 |
| 6.2.2 二阶泵浦少模光纤拉曼放大器的特性 |
| 6.3 增益均衡的远程遥泵少模光纤放大 |
| 6.3.1 远程遥泵放大器简介 |
| 6.3.2 增益均衡远程遥泵少模光纤放大实验研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本文总结 |
| 7.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）掺镱锁模光纤激光器及非线性光纤放大器理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.1.1 特殊波长超短脉冲激光的应用 |
| 1.1.2 超连续谱的应用 |
| 1.2 课题的研究现状 |
| 1.2.1 锁模光纤激光器的相关研究 |
| 1.2.2 掺镱超短脉冲非线性光纤放大器的相关研究 |
| 1.3 本论文的研究内容 |
| 第2章 脉冲传输方程和元器件基本理论 |
| 2.1 脉冲在光纤中的传输 |
| 2.2 偏振器件的理论模型 |
| 2.3 非偏振器件的理论模型 |
| 2.3.1 可饱和吸收体的理论模型 |
| 2.3.2 非线性光纤环路反射镜的理论模型 |
| 2.3.3 带通滤波器的理论模型 |
| 2.3.4 平行光栅对的理论模型 |
| 2.4 谱方法求解非线性薛定谔方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 全正色散锁模光纤激光器数值模拟 |
| 3.1 全正色散锁模光纤激光器的理论模型 |
| 3.2 腔长对锁模激光器输出特性的影响 |
| 3.3 增益对锁模激光器输出脉冲特性的影响 |
| 3.4 光谱滤波对锁模激光器输出脉冲特性的影响 |
| 3.5 可饱和吸收体对锁模脉冲特性的影响 |
| 3.5.1 可饱和吸收体调制深度及饱和功率对锁模脉冲特性的影响 |
| 3.5.2 反可饱和吸收效应对光纤激光器锁模的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 掺镱非线性偏振旋转锁模光纤激光器实验研究 |
| 4.1 常规掺镱非线性偏振旋转锁模光纤激光器 |
| 4.1.1短腔非线性偏振旋转锁模实验 |
| 4.1.2中长腔非线性偏振旋转锁模实验 |
| 4.2 简化腔掺镱非线性偏振旋转锁模光纤激光器 |
| 4.2.1简化腔非线性偏振旋转锁模实验 |
| 4.2.2 简化腔非线性偏振旋转锁模机理分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 脉冲光纤放大器数值模拟 |
| 5.1 脉冲光纤放大器模拟的理论模型 |
| 5.2 泵浦方式和增益光纤长度对放大器输出功率的影响 |
| 5.3 脉冲串在光纤放大器中的增益饱和 |
| 5.4 线性放大与非线性放大 |
| 5.4.1 不同泵浦方式下非线性效应的对比 |
| 5.4.2 啁啾脉冲放大 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 掺镱脉冲非线性光纤放大器实验研究 |
| 6.1 短腔锁模激光器的非线性放大实验 |
| 6.1.1 实验设置 |
| 6.1.2 实验结果和讨论 |
| 6.2 中长腔锁模激光器的非线性放大实验 |
| 6.2.1 实验设置 |
| 6.2.2 实验结果和讨论 |
| 6.3 非线性放大器中类噪声脉冲的产生机理研究及特性分析 |
| 6.3.1 超短脉冲非线性光纤放大器的理论模型 |
| 6.3.2 类噪声脉冲的产生 |
| 6.3.3 类噪声脉冲的啁啾特性 |
| 6.3.4 非线性放大器中自相似脉冲与拉曼自相似脉冲的产生 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论及展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得成果 |
| 致谢 |
（10）高功率随机光纤激光及其时频特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 高功率光纤激光的发展现状及受限因素 |
| 1.1.2 谐振腔结构光纤激光器中的自脉冲效应 |
| 1.1.3 本文的研究意义 |
| 1.2 高功率超荧光光纤光源的发展 |
| 1.2.1 单级高功率超荧光光纤光源 |
| 1.2.2 基于主振荡功率放大结构的高功率超荧光光纤光源 |
| 1.2.3 高功率超荧光光纤光源的应用拓展 |
| 1.3 高功率随机光纤激光的发展 |
| 1.3.1 单级高功率随机光纤激光器 |
| 1.3.2 基于主振荡功率放大结构的高功率随机光纤激光 |
| 1.3.3 高功率随机光纤激光应用拓展 |
| 1.4 论文研究内容与结构安排 |
| 第二章 高功率超荧光光纤光源 |
| 2.1 宽谱高功率超荧光光纤光源 |
| 2.1.1 1千瓦宽谱超荧光光纤光源 |
| 2.1.2 基于一级放大器的2.53千瓦宽谱超荧光光纤光源 |
| 2.1.3 同带泵浦3千瓦宽谱超荧光光纤光源 |
| 2.2 窄谱高功率超荧光光纤光源 |
| 2.2.1 1.87千瓦窄谱超荧光光纤光源 |
| 2.2.2 同带泵浦3千瓦窄谱超荧光光纤光源 |
| 2.3 超荧光光纤光源泵浦随机光纤激光器初步研究 |
| 2.3.1 基于超荧光光纤光源泵浦的随机光纤激光器 |
| 2.3.2 基于光纤激光泵浦的随机光纤激光器 |
| 2.3.3 实验结果讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于超荧光泵浦的单级高功率随机光纤激光器 |
| 3.1 线偏振单模随机光纤激光器 |
| 3.1.1 百瓦级线偏振单模随机光纤激光器 |
| 3.1.2 线偏振单模随机光纤激光器功率提升潜力研究 |
| 3.2 非线偏振单模随机光纤激光器 |
| 3.2.1 百瓦级高光谱纯度单模随机光纤激光器 |
| 3.2.2 非线偏振单模随机光纤激光器功率提升潜力研究 |
| 3.3 基于少模光纤的非线偏振随机光纤激光器 |
| 3.3.1 基于20μm/130μm无源光纤的随机光纤激光器 |
| 3.3.2 基于20μm/400μm无源光纤的随机光纤激光器 |
| 3.3.3 实验结果讨论 |
| 3.4 千瓦级非线偏振随机光纤激光器方案研判 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 随机光纤激光功率定标放大研究 |
| 4.1 数百瓦级线偏振窄线宽随机光纤激光 |
| 4.1.1 窄线宽随机光纤激光种子 |
| 4.1.2 功率放大实验研究 |
| 4.1.3 实验结果讨论 |
| 4.2 千瓦级线偏振窄线宽随机光纤激光 |
| 4.2.1 线偏振窄线宽随机光纤激光种子 |
| 4.2.2 功率放大实验研究 |
| 4.2.3 实验结果讨论 |
| 4.3 基于同带泵浦方案的数千瓦随机光纤激光 |
| 4.3.1 时域稳定的随机光纤激光种子 |
| 4.3.2 功率放大实验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 脉冲随机光纤激光器 |
| 5.1 基于主动调Q的窄线宽脉冲随机光纤激光器 |
| 5.1.1 窄线宽脉冲随机光纤激光器初步实现 |
| 5.1.2 窄线宽脉冲随机光纤激光器方案优化 |
| 5.2 基于被动增益调制的脉冲随机光纤激光器 |
| 5.2.1 反向泵浦随机光纤激光器中的自脉冲效应 |
| 5.2.2 自脉冲效应形成机理分析 |
| 5.3 基于SBS效应的脉冲随机光纤激光器 |
| 5.3.1 工作原理及实现 |
| 5.3.2 光学怪波特性及阈值附近的局域化现象 |
| 5.3.3 光学怪波特性的调控 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究工作 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
四、Investigation of Fiber Design for Discrete Raman Amplifiers（论文参考文献）
- [1]模分复用光传输技术研究[J]. 高艳,李严蕾,邢化东,黎昕,郑宏军,白成林,胡卫生,许恒迎,尹莹欣,董秋焕. 聊城大学学报(自然科学版), 2022(01)
- [2]面向气体探测应用的窄线宽光纤激光器研究[D]. 尹韬策. 浙江大学, 2020(02)
- [3]光纤传输系统中随机分布式散射的研究与应用[D]. 冯其光. 华中科技大学, 2020(01)
- [4]高维光纤系统及其非线性研究[D]. 方文坛. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]高功率掺镱光纤激光器模式不稳定效应研究[D]. 陈益沙. 华中科技大学, 2020(01)
- [6]受激布里渊散射效应及其在多波长光纤激光器中的应用[D]. 高攀云. 合肥工业大学, 2020(02)
- [7]光纤中微弱回波光信号的布里渊放大技术研究[D]. 盛立文. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [8]增益均衡的少模光纤掺铒及拉曼放大器的研究[D]. 张振振. 天津大学, 2019(01)
- [9]掺镱锁模光纤激光器及非线性光纤放大器理论与实验研究[D]. 徐润亲. 北京工业大学, 2019(03)
- [10]高功率随机光纤激光及其时频特性研究[D]. 许将明. 国防科技大学, 2018(01)