一、The Fabrication and Characterization of Polarization Insensitive Semiconductor Optical Amplifier（论文文献综述）
高文杰[1]（2021）在《基于SOA的快速可调谐全光波长转换技术研究与实现》文中指出通信量的爆炸式增长以及与之相关的巨大带宽需求,面向新兴多媒体业务与互联网业务,密集波分复用技术经过了数十年研究与发展,始终是光传输网络的研究热点。密集波分复用技术能够提供更高的通信容量,提高传输效率,扩宽网络宽带业务。是未来实现全光网络通信的基础。全光网络是未来光传输网络的必然趋势。目前,市场对全光网络的需求与日俱增。全光波长转换作为全光网络的核心技术,是本文研究的重点。如何能够设计结构简单、易于集成、切换速度更快、延迟更低的快速全光波长转换系统,是提升全光网络性能的标准指标。快速全光波长转换技术的核心器件是光源以及波长转换器。因此在快速全光波长转换系统中,激光器以及波长转换器工作的稳定性和波长切换效率是系统设计的关键。因此,本文将对以下内容展开研究:（1）本文中基于半导体光放大器SOA的快速可调谐全光波长转换技术的研究,是根据目前学者对密集波分复用技术以及全光网络的研究进行调研并展开的。通过调研与分析,选取了快速可调谐全光波长转换方案中的核心器件:快速可调谐激光器MG-Y调制激光器与半导体光放大器SOA1117S。（2）本文基于SOA的快速可调谐全光波长转换技术的开发,是在现有的软、硬件开发技术的基础上,对快速可调谐全光波长转换方案中的核心器件进行了合理的设计,包括了快速可调谐激光器的驱动稳定性、波长调谐稳定性,半导体光放大器的波长转换效率等。（3）本文基于SOA的快速可调谐全光波长转换技术的实现,设计了一种并实现了纯光交叉增益调制波长变换处理板,并完成2路输入光信号的波长变换。通过本系统,能实现多路波长光数据收发、波长转换、波长路由等功能。
颜正凯[2]（2021）在《非线性效应在全光波长转换技术应用中的研究》文中指出传统光通信在信息处理方面通过光、电、光等形式完成数据传输,然而电路和电子器件都能直接影响信息传输速率。在这样的背景下,全光通信技术应运而生,使信息处理更加高效。全光通信根据波长选择器选择路由,所有节点均采用灵敏度高、可靠性好、容量大的光交叉设备,可以大幅度提高信息传输速率。因此,提高全光波长转换效率的装置在高速通信研究中具有重要的意义。本文主要基于非线性效应研究全光波长转换系统,解决了全光波长转换波长竞争、偏振不敏感等问题。基于高阶非线性光纤（High Order Nonlinear Fiber,HNLF）和半导体光放大器（Semiconductor Optical Amplifier,SOA）作为波长转换的器件,探究正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation,16QAM）和正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）信号的全光波长转换机制,揭示了非线性效应在全光波长转换过程中对16QAM和OFDM信号造成的影响机理。具体研究内容有以下几方面:（1）理论分析。论文首先对非线性效应自相位调制（Self-Phase Modulation,SPM）、交叉相位调制（Cross-Phase Modulation）、四波混频（Four-Wave Mixing,FWM）进行了理论分析。进而完成了非线性参量和脉冲在HNLF中的传输的理论推导,对SOA进行了数学建模,分析了传输函数以及基本的增益特性。并且推导了非线性效应在全光OFDM系统中由于ASE噪声的公式,最后描述了XPM效应在HNLF中和FWM效应在SOA中进行全光波长转换的理论。（2）仿真实验模拟。利用Optisystem软件建立了基于HNLF的XPM效应和基于SOA的FWM效应原理的全光波长转换的系统,并且在matlab软件中进行数据分析。基于HNLF的XPM效应利用16QAM/OFDM信号和单泵浦光作为信号源,得到了相应的结果,基于SOA的FWM效应利用16QAM信号和平行偏振双泵浦光作为信号源,也得到了相应的结果。（3）模拟结果研究。通过模拟软件,利用以上两种方案完成了全光波长转换技术,分析了泵浦功率和光信噪比,HNLF的长度等参数对XPM效应进行全光波长转换后信号质量的影响。而且研究了SOA转换效率的问题,改变了泵浦光信号的功率、SOA的注射电流、信噪比等参数,得到了转换后信号的误码率和转换效率的变化,并观察了转换后信号的星座图,进而优化了AOWC系统。
杨雄[3]（2020）在《1.55微米和2微米可调谐光纤激光器及其应用的研究》文中指出可调谐光纤激光器拥有高光束质量,优异光谱特性,紧凑的结构和环境抗干扰能力,并与光通信系统相兼容,是各种研究工作和实地应用的关键设备。在保证高水准的波长调谐特性的同时,这些激光器的可操作性和搭建成本也成为影响它们在现实世界中的实用性的重要因素。本论文首先阐述了可调谐窄线宽光源在光纤通信和气体传感中的重要作用,列举了这些激光器在波分复用技术和连续光差分雷达技术扮演的重要角色和现阶段发展的局限。突出了光谱输出优良的可调谐光纤激光器的发展必要性。接着本文简单论述了光纤激光器和可调谐激光器的发展史。接着,我们阐述了一个简单的方法来生产基于光纤布拉格光栅（FBG）的滤波器。利用商用FDM 3D打印机,我们将光栅埋入到了一个聚合物悬臂梁中,通过简单的三点弯曲设置（拉伸或者压缩）来实现1550 nm范围内60 nm的调谐距离。我们利用打印得到的FBG滤波器构建了一个可调谐铒镱共掺光纤激光器并实现了 30 nm范围内超过200 mW的输出。为了将光通信系统的波段从1.55 μm推向2 μm来应对未来带宽资源的紧张需求,我们设计了一个可调谐的多波长掺铥光纤激光器。多波长的输出是由Sagnac环形滤波器完成的,它能通过双向传播不同偏振态光之间的干涉来产生梳状滤波效果。一段500 m长的高非线性光纤抑制了稀土光纤的均匀展宽和交叉增益效应,实现常温下的稳定多波长输出。接着,我们设计并搭建了一个波长可精确调谐的窄线宽光纤激光器。把加载到半导体光放大器上的电流驱动信号的调制频率设定为与啁啾布拉格光栅上一个反射波长的腔内谐振频率相同或倍数时,这个波长就能被锁定且可连续调谐。驱动电流的大小和脉冲宽度的优化使得激光器在超过40 nm的调谐范围内保持了窄线宽（小于0.03 nm）。同时我们设计了一个双腔结构的激光器以实现连续可调谐的双波长输出。最后,可调谐激光器的一个典型应用场景一一激光雷达得以实现。所使用的激光器以一个分布反馈式的半导体激光器（DFB）作为种子源,经过一个优化设计的铒镱共掺光纤放大器放大后在1.57 μm附近输出了功率为1.3 W,线宽约为3 MHz的连续光输出,且其波长可以通过加载到DFB上的电流在2 nm的范围内精确调整。使用这个激光器进行的第一个大气二氧化碳测量的连续激光差分雷达的实验获得了较好的结果。综上所述,我们设计并优化了五个基于不同调谐原理的可调谐光纤激光器。这些激光器所展现的良好的光谱特性,紧凑的结构设计,相对低廉的成本使得它们具有成为光通信,遥感,光谱学,光学相干成像等领域重要工具的潜力。
周开军[4]（2019）在《窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究》文中研究说明窄线宽单频光纤激光器因其结构紧凑、频率噪声低、易于选择制作波长等优势,在原子光谱探测、干涉传感测量以及高功率激光相干合成等领域有重要应用。而光纤激光器噪声直接影响应用系统的性能指标,尤其是其频率噪声在相干探测应用中决定了其系统的探测灵敏度与探测距离。本论文围绕窄线宽单频光纤激光器的频率噪声及其应用展开研究。首先开展了宽频带激光频率噪声测量研究工作,然后通过实验建立的宽频带激光频率噪声测量系统对磷酸盐分布布拉格反射（DBR）光纤激光器频率噪声特性进行研究,随后在低频段和弛豫振荡峰频段对其频率噪声的抑制技术开展研究,最后在相干探测系统中研究激光器频率噪声的影响,取得的主要研究成果如下:1)提出了基于LiNbO3高速相位调制器的非平衡干涉仪测量激光器频率噪声谱的方法,与商用频率噪声测试系统相比（Optiphase OPD-4000）,将测量带宽提升了2个数量级,为弛豫振荡峰频率噪声分析提供了有效测量手段。理论分析了调制频率、探测器带宽和采样率对频率噪声测量带宽的影响,建立了一套宽频带频率噪声测试系统,将测量带宽从25 kHz提升到2.5 MHz,且实现了频率噪声测量本底达到:33.9 Hz2/Hz@10 Hz,1.4 Hz2/Hz@1 kHz,0.3 Hz2/Hz@10 kHz,0.2 Hz2/Hz@1 MHz。2)提出了一种提高宽频带频率噪声测量准确性的方法:先基于半导体光放大器（SOA）饱和效应抑制强度噪声,以减小其与频率噪声的耦合效应,实现宽频带激光频率噪声的高精度测量。在实验中将光纤激光器弛豫振荡峰处相对强度噪声抑制至-155dB/Hz后,实现了弛豫振荡峰处频率噪声测量从强度噪声抑制前64 Hz2/Hz提升到抑制后31 Hz2/Hz,精度提升一倍。3)首次提出了一种基于自注入锁定的激光器线宽kHz量级精确调控技术。通过自注入锁定主动控制注入到单频光纤激光腔中高斯白噪声的带宽和强度,实现了激光器线宽从2.5 kHz压窄至0.8 kHz和展宽至353 kHz的有效控制。并定义了线宽抑制比（LCR）,揭示了注入高斯白噪声的截止频率和幅度对线宽控制的影响规律:在相同的噪声带宽下,LCR随注入噪声幅度线性增加;在相同的高斯白噪声幅度下,LCR随高斯白噪声带宽增加,变化逐渐趋于平缓,存在饱和效应。4)提出了自注入锁定抑制频率噪声以提高激光相干多普勒测速系统的信噪比方法,解决了弛豫振荡噪声引起的测速信号无法提取的问题。实验验证了该方法可实现在长距离（10 km）弱信号探测中对抑制前淹没在弛豫振荡噪声中的速度信号的有效提取,弛豫振荡峰处信噪比提升了29 dB。将整体测速信噪比从抑制前的11 dB提高至抑制后的15 dB,提升了4 dB。
王凯[5]（2019）在《基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究》文中研究指明当今,由人工智能引领的新一轮技术革命和产业变革方兴未艾,在边缘计算、物联网、移动互联网和脑科学等新技术新理念的驱动下,各类业务产生的数据量呈现爆炸性增长,对光纤通信系统的传输速率、传输带宽和传输距离提出了更高的要求。全光放大器作为光纤通信系统中的关键设备之一,面临着更高增益、更宽带宽、更低噪声和更佳平坦度等放大性能的严峻挑战。随着非线性增益介质材料制造技术和高性能激光技术不断取得突破,光纤参量放大器（FOPA）为未来光纤通信的全光放大问题提供了一种可行的技术方案。基于四波混频的FOPA能够灵活调配参量增益,可在任意通信波段为信号提供高增益和宽带平坦的全光放大,而且FOPA的噪声性能更加突出,尤其是当FOPA工作在相位敏感模式时,理论上的噪声指数（NF）能够达到0dB,实现超低噪全光放大。此外,FOPA还具有超快响应、波长变换、全光采样、3R再生和相位压缩等特性。因此,FOPA作为一种超低噪全光放大器成为国内外的研究热点。本论文针对基于高非线性光纤的相位不敏感（PI）和相位敏感（PS）FOPA的增益和噪声性能进行理论和实验研究,提出了级联型相位敏感FOPA的增益均衡方案、光正交频分复用（OFDM）信号低噪传输方案和多级级联FOPA的宽带增益平坦优化方案,以满足高速率、大容量、长距离光纤通信系统的放大需求。本论文的主要研究工作和创新点包括:1.基于色散补偿光纤的PS-FOPA增益均衡方案研究在级联型PS-FOPA的增益理论研究基础上,提出了一种基于色散补偿光纤的参量增益均衡方案,该方案利用色散补偿光纤抑制信号光和闲频光在相位调整过程的色散影响,减小级联型PS-FOPA增益谱的波动。并通过10信道波分复用（WDM）信号对该方案的均衡效果进行验证。研究结果表明:该方案能够有效降低放大后WDM信号的输出光功率差,经过均衡后信道间光功率差减小了 14dB,使各信道信号均能达到无误码传输,有效提升了 PS-FOPA与WDM系统的兼容性。2.一级联型PS FOPA低噪声传输方案研究在级联型PS-FOPA噪声性能理论和实验研究基础上,提出了一种空子载波间插的OFDM信号低噪声传输方案。该方案使用相位敏感参量放大级联结构在线放大空子载波间插OFDM信号,能够有效抑制泵浦转移噪声的影响,提高光放大器的噪声性能。研究结果表明:这种空子载波间插的OFDM信号在级联型PS-FOPA中具有更好的低噪声传输特性,能够有效提高系统的传输距离。3.多级级联PI-FOPA宽带增益平坦优化方案研究在研究差分进化算法基础上,提出了多级级联PI-FOPA宽带增益平坦优化方案。通过构建多级级联PI-FOPA数学模型和改进的差分进化算法实现PI-FOPA参量增益谱的宽带平坦优化。仿真研究结果表明,经过对四段HNLF增益介质级联结构进行优化,仿真得到了400nm增益带宽、20dB平均参量增益和小于0.5dB增益波动的PI-FOPA增益谱。4.多级级联PS-FOPA宽带增益平坦优化方案研究在PI-FOPA宽带增益平坦性优化方案基础上,提出了多级级联PS-FOPA宽带增益平坦优化设计方案。利用多级级联PS-FOPA的数学模型和改进的差分进化算法实现PS-FOPA参量增益谱的宽带平坦优化,并得到最优的HNLF增益介质参数组合。仿真研究结果表明,经过四段增益介质优化,仿真得到了 225nm增益带宽、10.9dB平均参量增益和小于0.4dB增益波动的PS-FOPA增益谱。
袁瑾[6]（2019）在《三角脉冲光子发生器和太赫兹波导光栅的研究》文中提出随着信息技术的蓬勃发展,低频频段越来越难以满足人们对带宽的需求。用电磁波传输信息,频率越高则可用带宽就会越大,因此人们开始对高频频段进行探索。微波光子学是一门新兴的交叉学科,将微波学和光子学融合在一起,目前在很多领域取得了显着的进展,主要包括微波/毫米波信号的光子学生成方法、传输方式、控制和处理,及光载无线（ROF）系统。由于引入了光子学,克服了传统微波技术中“电子瓶颈”问题,在高速无线通信网接入、雷达及卫星通信等民用和军用领域有着非常丰富的应用场景。随着人们对频谱资源的进一步探索,目前微波光子学的研究范围正朝着太赫兹（THz）领域拓展,因此有必要对应用在THz波段的波导和相关THz器件进行研究。本文结合所承担的国家自然科学基金重点项目和面上项目,就微波光子发生器和THz波导光栅展开了一系列深入的理论分析、仿真及实验研究,所取得的主要创新成果如下:1、设计并研究了两种利用连续射频（RF）调制结合光学色散效应实现的周期性三角脉冲信号光子发生器。两种方案利用了光学色散效应所致的功率衰落效应,实现信号光强度表达式和三角形傅立叶级数展开式的拟合,从而生成了重复频率四倍于RF调制频率的三角形光脉冲串。区别在于其中一个方案利用了四倍射频调制,获得了四倍频三角光脉冲信号,但需要较高的调制深度（m=4.438）。另一方案利用了两个级联的马赫增德尔调制器（MZM）,降低了实现四倍频三角脉冲信号所需的调制深度（1≤m1≤3,m2=0.606）。由于方案所生成信号重复频率四倍于RF驱动频率,可生成具有高重复率的光脉冲串,扩大了三角形脉冲光子发生器的适用范围。2、将光学非线性效应应用到微波信号的光学生成中,提出一种基于半导体光放大器（SOA）中四波混频（FWM）效应的光学三角脉冲发生结构。该结构首先利用双平行马赫增德尔调制器（DP-MZM）进行小信号调制,生成的两个频率分量作为SOA中FWM效应的两个泵浦光,经过FWM效应后,产生两个新的携带了相同数据信息的频率分量。恢复载波信号后,利用滤波器滤掉不需要的频率分量。通过控制DP-MZM的调制深度m=1.2和SOA的偏置电流G=0.145A,可实现二倍频的三角形光脉冲信号。3、提出并研究了一种基于时域脉冲叠加的光学三角形脉冲发生器的结构。本方案的基本原理在于连续波（CW）经过DP-MZM调制后,获得脉冲信号,通过改变RF驱动信号的电压可以改变脉冲的形状或功率比。当DP-MZM上下两臂输出端的两个类矩形脉冲包络存在π/2的相位差时,两信号叠加可产生三角脉冲信号。与以前的方案不同,该方案可以独立调节信号包络的强度分布和时间延迟取代频谱整形,由于没有使用色散元件和滤波器,使得方案具有很好的调谐性。此外,由于方案只利用了一个DP-MZM和可调时延线（TDL）,易于集成化。4、提出并研究了一种基于光偏振复用和偏振控制的三角形光脉冲串生成结构。该方案利用了正交偏振态光互不相干的原理,通过光交织器（OI）将四倍射频调制后光谱的两个内侧光边带与外侧光边带相分离,利用偏振合束器（PBC）将两个正交偏振态光耦合后,通过相位调制器（PM）在两个偏振态间引入90°的相位差。随后利用线性起偏器（LP）将混合偏振态信号变为单偏振态信号。方案给出了 LP偏振角度和调制深度之间的函数关系,可以通过改变偏振角度补偿调制深度的方法,实现调制深度在一定范围内动态可调（2.5≤m≤4.438）。5、提出并设计了一种基于亚波长波导的THz偏振不敏感光栅滤波器。选取轴对称圆形亚波长聚合物作为波导材料（文中选取Zeonex）,并通过设计周期性的几何结构,实现一种THz均匀光栅。由于聚合物波导的尺寸是亚波长的,所以太赫兹辐射主要集中在波导表面传输。传输方向具有周期性的几何结构可以实现对THz波的衍射,从而在THz频谱上实现一个传输率很低的阻带窗口。当引入一个π相移点后,可以实现THz相移光栅,作为THz窄带通滤波器可应用于分辨率为2GHz和灵敏度为0.14THz/RIU的折射率传感中。6、提出并设计了一种基于亚波长波导的THz保偏光栅滤波器。选取矩形亚波长聚合物作为光栅的波导材料,由于亚波长波导横截面的几何各向异性（矩形）使得波导中存在两个具有正交偏振态的基模,这有助于THz波的偏振保持传输。因此,可以通过沿THz波的传播方向周期性地改变波导尺寸来设计基于亚波长波导的THz光栅。该光栅滤波器的优势在于可以同时实现两个偏振态的滤波特性。本文所设计的基于亚波长波导的THz光栅鲜有报道,对目前THz器件的研究提供了补充。
张振振[7]（2019）在《增益均衡的少模光纤掺铒及拉曼放大器的研究》文中研究表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。
孔德飞[8]（2018）在《基于DF-HNLF全光再生及波长变换研究》文中认为随着通信技术的发展,基于波分复用的全光网络成为人们研究的热点。在波分复用全光网络中,存在两个迫切需要解决的问题:（1）由于光纤损耗、色散、非线性和光放大器噪声等因素的影响,光信号的质量会明显劣化;（2）由于可用波长数大大少于节点数目和用户数量,将引起波长竞争,造成系统阻塞与带宽浪费。为此,必须对光信号进行再生和波长变换。目前主要有两种方式,即光-电-光方式和全光方式。前者较成熟,但面临“电子瓶颈”问题;后者直接在光域内对光信号进行处理,无需进行光-电-光转换,可以大大节约成本。本论文对基于非线性光纤光学的全光2R再生和波长变换进行了理论分析、数值仿真和实验研究,主要工作如下:1.利用基于自相位调制（SPM）的偏移滤波方案进行全光2R再生,研究了光信号输入功率、光纤色散、滤波器带宽和中心波长等参数对系统再生性能的影响。提出了基于半导体光放大器（SOA）和色散平坦高非线性光纤（DF-HNLF）级联的波长不变全光再生方案,该方案既可以使光信号波长保持不变,又能进一步改善光信号的质量。提出了利用慢光增强非线性效应来实现全光2R再生的方案,有望实现紧凑的可集成全光再生系统。2.对基于四波混频（FWM）的偏振不敏感波长变换方案进行了研究,分别为同向双泵浦方案、正交双泵浦方案和偏振分集方案,对每一种方案进行了详细的理论分析与仿真验证。利用FWM对不同调制格式的光信号进行了波长变换,验证了其对调制格式的透明性。利用DF-HNLF中的FWM进行了波长变换实验,验证了FWM的偏振敏感性,并利用偏振分集方案有效降低了FWM波长变换的偏振敏感性。3.对单模光纤中的孤子自频移效应进行了仿真研究,发现孤子频移量随孤子脉冲峰值功率和光纤非线性系数的增加而增加,随孤子脉冲宽度和光纤色散的增加而减小。对单模光纤中的孤子自频移效应进行了实验研究,通过调节孤子的峰值功率实现了从4.29 nm到35.60 nm的连续可调频移;验证了群速度色散对孤子频移量的影响,所得结果与数值仿真结果基本一致。
陈泉安[9]（2018）在《多通道干涉大范围可调谐半导体激光器的研究》文中研究说明单片集成的大范围可调谐半导体激光器是光子集成电路以及下一代可重构光网络的关键器件之一。在密集波分复用系统,可调谐半导体激光器可以取代单个固定波长的激光器,极大地降低备用光源的管理和库存成本。在下一代可重构光网络中,可调谐半导体激光器可以用作波长路由,波长切换等。目前,商业可用的单片集成的大范围可调谐半导体激光器主要是基于光栅进行选模的,如分布式反馈激光器阵列和分布式布拉格反射类调谐激光器。然而光栅的制作需要高精度的刻蚀工艺,如电子束曝光,并且光栅的掩埋对外延质量要求比较高。由于成本较高,可调谐半导体激光器主要用于骨干网,并且逐步应用于城域网。因此,研究者一直在致力于研究制作简单、低成本以及控制简单的可调谐半导体激光器。近几十年,许多制作相对简单的新型的单片集成的调谐激光器被提出,但是其性能都还无法同基于光栅进行选模的可调谐激光器的性能相比拟。本论文提出了一种新型单片集成的大范围可调谐半导体激光器——多通道干涉激光器,并从激光器的理论设计、波长表征、实验验证以及性能改进等几个方面进行了相关研究工作。第二章首先介绍了多通道干涉激光器的工作原理。多通道干涉激光器是基于多个不同长度的臂干涉进行选模的,因此制作只需要常规光刻,从而降低了激光器的制作成本。每个臂上面有一个臂相位区可以独立地调节每个臂的相位,因此激光器对每个臂的初始相位不敏感,具有大的制作容差。详细讨论了臂长差以及臂的数量对激光器的选模效果的影响。综合考虑激光器的选模效果以及控制难度,我们将多通道干涉激光器臂的数目定为八个。然后介绍了基于多模干涉分束器（Multi-mode interferometer,MMI）的1×8分束器的实现,包括1×8 MMI和基于1×2 MMI级联的1×8分束器,详细介绍了MMI的自镜像原理、制作容差以及工作带宽等。多通道干涉激光器每个臂的末端需要集成一个宽带的反射器。通过对比几种常见的片上集成的反射器,采用了制作简单的多模干涉反射器,介绍了其反射原理,并对一端口的多模干涉反射器进行了模拟。确定了多通道干涉激光器的基本结构之后,利用稳态的多模速率方程对多通道干涉激光器进行了模拟,得到了多通道干涉激光器的阈值、输出光功率、边模抑制比以及调谐范围等,理论上预言了多通道干涉激光器具有超过40 nm的波长调谐范围,并且边模抑制比在整个调谐范围内超过了40 dB。第三章介绍了一种新的基于优化算法的可调谐激光器表征方法。常见的可调谐激光器的波长调谐最多只需要同时调节三个控制电流,其表征方法一般是通过扫描控制电流监测输出光谱、输出光功率或者有源区结电压,然后建立输出波长与控制电流的关系实现的。多通道干涉激光器的波长调谐需要同时调节八个控制电流,因此常规的表征方法不适用于多通道干涉激光器。为了解决多通道干涉激光器表征困难的问题,提出了一种基于优化算法的可调谐激光器表征方法,该表征方法利用指定波长和其余波长光功率之比近似代替边模抑制比从而获得稳定输出指定波长所需的控制电流,避免跳模。由于基于优化算法的调谐激光器表征方法是基于功率测量的,同时利用优化算法来提高表征效率,如粒子群算法,其表征速度可以非常快。首先介绍了基于光谱测量、功率测量以及有源区结电压测量的三种常规的可调谐激光器表征方法。然后介绍了基于优化算法的可调谐激光器表征方法,并且通过两种商用的可调谐半导体激光器实验验证了其可行性。第四章介绍了多通道干涉激光器的制作与测试结果。为了简化多通道干涉激光器的制作流程以及降低激光器的制作难度,在首轮流片中,激光器的有源和无源波导都采用了深刻蚀脊波导结构。通过测试,多通道干涉激光器具有大的调谐范围,超过53.6nm,并且在整个调谐范围内,具有良好的单模特性,边模抑制比超过了40 dB。由于激光器的有源区采用了深刻蚀脊波导结构,导致有源区的损耗增大以及表面复合增加,所以激光器的阈值偏高,输出功率较低。除此之外,还利用双端口的多模干涉反射器实现了多通道干涉激光器与半导体光放大器的集成。双端口的多模干涉反射器与激光器的波导制作步骤一样,因此不会带来额外的制作步骤,具有制作简单容差大等优点。第五章介绍了改进的多通道干涉激光器的制作与测试结果。在第二轮流片中,多通道干涉激光器的有源区和臂相位区都采用了浅刻蚀脊波导结构,其余无源波导结构仍然采用了深刻蚀脊波导结构。为了减少浅刻蚀和深刻蚀脊波导结构模式不匹配带来的损耗,还制作了一种结构紧凑转换效率高的锥形深浅过度结构。通过测试改进的多通道干涉激光器的阈值降至17 mA,集成半导体光放大器的多通道干涉激光器的阈值降至17 mA。另外,还对多通道干涉激光器的波长控制进行了相关研究,建立了多通道干涉激光器波长调谐与控制电流的关系。
孙然[10]（2017）在《AlGalnAs多量子阱材料增益偏振相关性分析》文中研究指明增益特性是半导体光放大器和半导体激光器等半导体光电器件工作时的重要参数。在光纤通信中,为了保证器件在实际应用中有效地工作,通常要求当有源区温度变化时,增益对光的偏振不敏感。相较于常用的InGaAsP材料,不同的AlGaInAs材料所组成的半导体合金间有大的导带不连续,可显着增加电子限制势能,从而更有效地阻止电子穿越势垒层泄露,这使得AlGaInAs材料具有良好的温度特性。本文在设计量子阱结构时采用AlGaInAs材料,以获得更好的温度性能。本文给出应变量子阱材料的能带理论以及相应的增益模型。首先分析应变对量子阱材料的临界厚度、能带结构的影响,然后给出带隙宽度以及带边不连续性的计算求解。量子阱半导体能带的基本模型的求解运用k · p方法并结合有效质量方程,分别给出量子阱材料的导带能级、价带能级及其波函数。在此基础上,结合带隙收缩效应和谱线展宽效应求解出量子阱增益谱的表达式并给出增益偏振相关性的描述。对AlGaInAs量子阱的材料增益特性应用MATLAB进行仿真分析,主要从应变量、阱宽、垒区材料组分以及载流子浓度等方面对量子阱材料增益的影响进行分析,再综合考虑光学限制因子和注入载流子阱间不均匀分布性,设计出在C波段范围内具有增益低偏振相关的AlGaInAs混合应变多量子阱结构,该结构在温度15℃-45℃范围内可以保持增益低偏振相关性。本文的研究内容对于AlGaInAs量子阱器件的优化设计具有一定的指导意义。
二、The Fabrication and Characterization of Polarization Insensitive Semiconductor Optical Amplifier（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、The Fabrication and Characterization of Polarization Insensitive Semiconductor Optical Amplifier（论文提纲范文）
（1）基于SOA的快速可调谐全光波长转换技术研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 波分复用技术 |
| 1.1.2 全光波长转换技术 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容与章节安排 |
| 第二章 半导体光放大器与连续波可调谐激光器 |
| 2.1 半导体光放大器 |
| 2.1.1 半导体光放大器工作原理 |
| 2.1.2 半导体光放大器的主要特性 |
| 2.1.3 半导体光放大器的主要应用 |
| 2.2 连续波可调谐激光器 |
| 2.2.1 可调谐激光器分类 |
| 2.2.2 可调谐DBR激光器工作原理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 可调谐激光器与SOA驱动控制系统的设计 |
| 3.1 可调谐激光器系统总体设计 |
| 3.1.1 可调谐激光器驱动控制模块设计 |
| 3.1.2 可调谐激光器温度控制模块设计 |
| 3.2 SOA控制模块设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 快速可调谐全光波长转换系统开发与实现 |
| 4.1 基于SOA的快速可调谐全光波长转换系统的开发 |
| 4.1.1 SOA控制板 |
| 4.1.2 可调谐激光器控制板 |
| 4.1.3 全光波长交换功能测试 |
| 4.2 基于SOA的快速可调谐全光波长转换系统的实现 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结束语 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
（2）非线性效应在全光波长转换技术应用中的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光通信系统的发展趋势 |
| 1.2 全光波长转换技术研究现状 |
| 1.3 非线性效应在光通信中的应用 |
| 1.4 论文的研究重点和结构安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 非线性效应理论和全光波长转换器件 |
| 2.1 非线性折射效应 |
| 2.1.1 自相位调制 |
| 2.1.2 交叉相位调制 |
| 2.1.3 四波混频 |
| 2.2 高非线性光纤 |
| 2.2.1 高阶非线性参量 |
| 2.2.2 脉冲在高非线性光纤中的传输 |
| 2.3 半导体光放大器 |
| 2.3.1 工作原理 |
| 2.3.2 理论模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 XPM效应在HNLF中的全光波长转换的研究 |
| 3.1 OFDM简介 |
| 3.2 基本理论 |
| 3.3 仿真系统框图 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 FWM效应在SOA中的全光波长转换的研究 |
| 4.1 不同类型全光波长转换器 |
| 4.1.1 交叉增益调制型全光波长转换器 |
| 4.1.2 交叉相位调制型全光波长转换器 |
| 4.1.3 四波混频型全光波长转换器 |
| 4.2 基本理论和仿真系统 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.4 SOA波长转换器的应用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（3）1.55微米和2微米可调谐光纤激光器及其应用的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤激光器 |
| 1.3 可调谐激光器 |
| 1.4 本论文内容概述 |
| 1.5 本论文主要创新点 |
| 2 光纤激光器理论 |
| 2.1光纤中的光传输 |
| 2.2 光纤激光器的结构 |
| 2.3 增益介质 |
| 2.4 功率提升 |
| 2.5 波长调谐 |
| 2.6 纳秒脉冲掺镱光纤激光器及其主参量功率放大 |
| 2.7 第二章总结 |
| 3 基于3D打印FBG滤波器的可调谐光纤激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于3D打印的可调谐FBG滤波器 |
| 3.2.1 设计方法 |
| 3.2.2 测试结果 |
| 3.3 30nm可调谐铒镱共掺光纤激光器 |
| 3.3.1 激光器结构 |
| 3.3.2 激光器调谐特性 |
| 3.4 第三章总结 |
| 4 波长间隔可调谐的多波长掺铥光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 增益介质 |
| 4.3 2μm多波长激光器 |
| 4.4 波长稳定 |
| 4.5 滤波器 |
| 4.6 掺铥光纤激光器中的多波长稳定输出 |
| 4.7 波长间隔切换 |
| 4.8 第四章总结 |
| 5 连续可调谐窄线宽光纤激光器的研究 |
| 5.1 可编程激光器 |
| 5.2 结构和原理 |
| 5.3 调谐范围 |
| 5.4 波长调谐精度 |
| 5.5 线宽 |
| 5.6 波长稳定性 |
| 5.7 功率平坦度 |
| 5.8 气体传感应用 |
| 5.9 与结合了掺铒光纤放大器和电光调制器的可调谐激光器的比较 |
| 5.10 与其他可编程激光器的比较 |
| 5.11 连续可调谐双波长光纤激光器 |
| 5.11.1 单谐振腔输出特性 |
| 5.11.2 双谐振腔输出特性 |
| 5.12 第五章总结 |
| 6 用于二氧化碳远程浓度探测的可调谐光纤光源 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 二氧化碳监测的需求 |
| 6.3 二氧化碳检测技术 |
| 6.4 基于Scheimpflug原理的连续光差分雷达 |
| 6.5 高功率窄线宽可调谐种子源 |
| 6.6 二氧化碳连续光差分雷达的测量 |
| 6.7 第六章总结 |
| 7 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
（4）窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 窄线宽单频光纤激光器概述 |
| 1.2.1 窄线宽单频光纤激光器实现机理 |
| 1.2.2 窄线宽单频光纤激光器主要技术方案 |
| 1.2.3 激光器噪声定义及测试方法 |
| 1.3 激光器噪声抑制方案及研究进展 |
| 1.3.1 激光器强度噪声抑制方案及研究进展 |
| 1.3.2 激光器频率噪声抑制方案及研究进展 |
| 1.4 本课题的研究目的及意义 |
| 1.5 本课题的主要任务和工作 |
| 第二章 宽频带激光频率噪声测量研究 |
| 2.1 宽频带激光频率噪声测量设计与分析 |
| 2.1.1 基于非平衡干涉仪测量频率噪声原理 |
| 2.1.2 宽频带频率噪声测量模拟分析与设计 |
| 2.2 宽频带激光频率噪声测量实验 |
| 2.2.1 基于LiNbO_3 调制非平衡干涉仪宽频带频率噪声测量实验装置 |
| 2.2.2 实验测量结果及讨论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声特性研究 |
| 3.1 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声测试与分析 |
| 3.1.1 磷酸盐DBR光纤激光器频率噪声测试实验 |
| 3.1.2 测量结果分析与讨论 |
| 3.2 激光强度噪声对频率噪声的影响研究 |
| 3.2.1 腔内强度噪声抑制对频率噪声的影响实验及分析 |
| 3.2.2 腔外强度噪声抑制对频率噪声的影响实验及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声抑制研究 |
| 4.1 DBR光纤激光器的低频段频率噪声抑制研究 |
| 4.1.1 DBR光纤激光器低频频率噪声抑制实验装置 |
| 4.1.2 实验结果分析与讨论 |
| 4.2 DBR光纤激光器的弛豫振荡频率噪声抑制研究 |
| 4.2.1 自注入锁定抑制DBR光纤激光器弛豫振荡频率噪声研究 |
| 4.2.2 自注入锁定展宽DBR光纤激光器线宽实验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 频率噪声在相干探测应用中的研究 |
| 5.1 在Phase-OTDR相干探测中频率噪声的影响研究 |
| 5.1.1 Phase-OTDR中探测信噪比与激光线宽的关系分析 |
| 5.1.2 Phase-OTDR中探测信噪比与激光线宽的关系实验及讨论 |
| 5.2 在激光相干多普勒测速中频率噪声的影响研究 |
| 5.2.1 相干多普勒测速中激光器频率噪声的影响分析 |
| 5.2.2 相干多普勒测速中激光频率噪声的影响实验及讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 答辩委员会对论文的评语 |
（5）基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光放大器概述 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 FOPA的研究进展 |
| 1.2.2 FOPA增益和带宽性能研究 |
| 1.2.3 FOPA噪声特性的研究 |
| 1.2.4 FOPA增益平坦性研究 |
| 1.2.5 FOPA应用研究 |
| 1.2.6 相位敏感型FOPA研究 |
| 1.3 论文研究内容和创新点 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 参考文献 |
| 第二章 FOPA的增益与噪声理论 |
| 2.1 四波混频效应 |
| 2.2 参量放大过程 |
| 2.3 相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.1 基于χ~((2))介质的相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.2 基于χ~((3))介质的相位敏感参量放大过程 |
| 2.3.3 级联型相位敏感光纤参量放大器的增益理论 |
| 2.3.4 级联型相位敏感光纤参量放大器的噪声理论 |
| 2.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 FOPA的增益性能研究 |
| 3.1 单泵浦PI-FOPA增益的实验研究 |
| 3.1.1 单泵浦PI-FOPA的实验装置 |
| 3.1.2 单泵浦PI-FOPA的实验研究与分析 |
| 3.2 单泵浦PS-FOPA增益的实验研究 |
| 3.2.1 单泵浦PS-FOPA的实验装置 |
| 3.2.2 单泵浦PS-FOPA的实验研究与分析 |
| 3.3 级联型PS-FOPA增益均衡方案研究 |
| 3.3.1 方案设计 |
| 3.3.2 实验装置 |
| 3.3.3 实验结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 FOPA的噪声性能研究 |
| 4.1 单泵浦PI-FOPA噪声研究 |
| 4.1.1 放大量子噪声 |
| 4.1.2 泵浦转移噪声 |
| 4.1.3 拉曼额外噪声 |
| 4.2 级联型PS-FOPA噪声研究 |
| 4.2.1 放大量子噪声 |
| 4.2.2 泵浦转移噪声 |
| 4.2.3 拉曼额外噪声 |
| 4.3 一种空子载波间插的OFDM信号低噪声传输方案研究 |
| 4.3.1 方案设计 |
| 4.3.2 实验装置 |
| 4.3.3 结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 FOPA宽带增益平坦优化研究 |
| 5.1 多级级联型FOPA数学模型 |
| 5.1.1 多级级联型PI-FOPA数学模型 |
| 5.1.2 多级级联型PS-FOPA数学模型 |
| 5.2 FOPA增益平坦性优化算法研究 |
| 5.2.1 编码设定 |
| 5.2.2 初始化操作 |
| 5.2.3 变异操作 |
| 5.2.4 交叉操作 |
| 5.2.5 选择操作 |
| 5.2.6 终止操作 |
| 5.3 仿真优化 |
| 5.3.1 多级级联型PI-FOPA仿真优化 |
| 5.3.2 多级级联型PS-FOPA仿真优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 附录1: 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术成果 |
（6）三角脉冲光子发生器和太赫兹波导光栅的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微波光子技术 |
| 1.2.1 微波光子技术研究热点 |
| 1.2.2 微波光子系统中关键器件及技术 |
| 1.3 太赫兹技术 |
| 1.3.1 太赫兹波特性与应用领域 |
| 1.3.2 太赫兹波导及其器件 |
| 1.4 本论文所涉及相关领域研究进展 |
| 1.4.1 微波光子发生器的研究进展 |
| 1.4.2 太赫兹器件的研究进展 |
| 1.5 本论文的结构安排与主要成果 |
| 2 利用色散实现的三角脉冲光子发生器的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 周期性三角形光脉冲的特性及实现原理 |
| 2.2.1 周期性三角形光脉冲的特性 |
| 2.2.2 周期性三角形光脉冲的实现原理 |
| 2.3 基于四倍射频调制和光栅色散效应的实现方案 |
| 2.3.1 周期性三角形光脉冲串的产生结构与原理 |
| 2.3.2 啁啾光栅的参数设计与仿真结果讨论 |
| 2.3.3 调制器消光比及偏置点漂移对三角脉冲的影响 |
| 2.4 基于射频调制和光纤色散效应的实现方案 |
| 2.4.1 周期性三角形光脉冲的产生结构与原理 |
| 2.4.2 仿真结果与实验结果讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 利用滤波器实现的三角脉冲光子发生器的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于FWM效应和滤波器的三角光脉冲实现方案 |
| 3.2.1 周期性三角形光脉冲的产生原理 |
| 3.2.2 仿真结果与讨论 |
| 3.3 基于级联DD-MZM和FBG滤波特性的三角脉冲实现方案 |
| 3.3.1 周期性三角形光脉冲串的产生结构与原理 |
| 3.3.2 仿真结果与讨论 |
| 3.3.3 DD-MZM偏置点漂移对三角脉冲的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 具有可调谐性的三角脉冲光子发生器的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于时域脉冲叠加的光学三角脉冲发生器研究 |
| 4.2.1 周期性三角形光脉冲的产生原理 |
| 4.2.2 仿真结果与讨论 |
| 4.3 基于光偏振复用的光学三角脉冲发生器研究 |
| 4.3.1 周期性三角形光脉冲的产生原理 |
| 4.3.2 仿真结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 THz波段亚波长波导光栅的设计与研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于亚波长波导的THz偏振不敏感光栅的研究 |
| 5.2.1 THz均匀光栅滤波器的设计 |
| 5.2.2 THz相移光栅滤波器的设计 |
| 5.2.3 THz相移光栅滤波器在传感中的应用 |
| 5.3 基于亚波长波导的THz偏振保持光栅的研究 |
| 5.3.1 THz偏振保持均匀光栅滤波器的设计 |
| 5.3.2 THz偏振保持相移光栅滤波器的设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的主要研究成果 |
| 6.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）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 |
（8）基于DF-HNLF全光再生及波长变换研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 全光再生与波长变换研究背景 |
| 1.2 全光2R再生国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于自相位调制的全光2R再生 |
| 1.2.2 基于交叉增益调制的全光2R再生 |
| 1.2.3 基于四波混频的全光2R再生 |
| 1.3 全光波长变换国内外研究现状 |
| 1.3.1 基于交叉相位调制的全光波长变换 |
| 1.3.2 基于四波混频的全光波长变换 |
| 1.3.3 基于孤子自频移的全光波长变换 |
| 1.4 论文主要内容 |
| 第2章 基于自相位调制的全光2R再生研究 |
| 2.1 非线性介质中光脉冲的传输规律 |
| 2.1.1 非线性薛定谔方程 |
| 2.1.2 群速度色散 |
| 2.1.3 自相位调制 |
| 2.1.4 同时考虑SPM和 GVD时高斯脉冲光谱的变化 |
| 2.2 基于SPM全光2R再生的原理 |
| 2.3 基于SPM全光2R再生系统的优化 |
| 2.3.1 SPM输入-输出功率传递函数曲线类型 |
| 2.3.2 不同色散下的输入-输出功率传递函数曲线 |
| 2.3.3 滤波器中心波长对输入-输出功率传递函数曲线的影响 |
| 2.4 基于SOA与 DF-HNLF波长不变全光2R再生 |
| 2.4.1 SOA和 DF-HNLF对光脉冲的影响 |
| 2.4.2 仿真实验 |
| 2.5 利用慢光增强非线性效应实现全光2R再生 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于四波混频的全光波长变换研究 |
| 3.1 基本原理 |
| 3.2 FWM的偏振敏感性 |
| 3.2.1 FWM的偏振敏感理论 |
| 3.2.2 FWM偏振敏感仿真验证 |
| 3.3 降低FWM偏振敏感性的方法 |
| 3.3.1 同向双泵浦降低FWM偏振敏感性 |
| 3.3.2 正交双泵浦降低FWM的偏振敏感性 |
| 3.3.3 偏振分集方案降低FWM偏振敏感性 |
| 3.4 不同格式信号的全光波长变换 |
| 3.4.1 不同调制格式的信号 |
| 3.4.2 NRZ信号的全光波长变换 |
| 3.4.3 RZ信号的全光波长变换 |
| 3.5 基于DF-HNLF中 FWM全光波长变换实验 |
| 3.5.1 FWM偏振敏感实验 |
| 3.5.2 偏振分集降低FWM偏振敏感性实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于孤子自频移的全光波长变换研究 |
| 4.1 基本原理 |
| 4.2 NLSE的分步傅里叶方法 |
| 4.3 基于SSFS全光波长变换的数值仿真研究 |
| 4.3.1 孤子脉冲宽度对孤子频移量的影响 |
| 4.3.2 孤子脉冲的峰值功率对孤子频移量的影响 |
| 4.3.3 群速度色散对孤子频移量的影响 |
| 4.3.4 三阶色散对孤子频移量的影响 |
| 4.3.5 SPM对孤子频移量的影响 |
| 4.4 孤子自频移的实验研究 |
| 4.4.1 功率对孤子自频移的影响 |
| 4.4.2 色散对孤子自频移的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）多通道干涉大范围可调谐半导体激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 可调谐半导体激光器的应用与需求 |
| 1.2 现有的单片集成的大范围可调谐半导体激光器的技术方案 |
| 1.3 光子集成技术 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 2 多通道干涉激光器的理论设计 |
| 2.1 多通道干涉激光器的工作原理 |
| 2.2 臂长优化 |
| 2.3 1×8分束器设计与模拟 |
| 2.4 反射器的设计 |
| 2.5 多通道干涉激光器的模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于优化算法的可调谐半导体激光器的表征方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 常规的表征方法 |
| 3.3 基于优化算法的表征方法 |
| 3.4 基于优化算法的表征方法实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 多通道干涉激光器的制作与测试 |
| 4.1 激光器制作 |
| 4.2 激光器测试 |
| 4.3 测试结构测试 |
| 4.4 多通道干涉激光器与半导体光放大器的集成 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 多通道干涉激光器性能改进 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 改进的多通道干涉激光器的设计与模拟 |
| 5.3 浅刻蚀和深刻蚀脊波导结构的制作 |
| 5.4 改进的多通道干涉激光器的制作 |
| 5.5 多通道干涉激光器测试 |
| 5.6 多通道干涉激光器与半导体光放大器集成器件测试 |
| 5.7 测试结构测试 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 全文总结与工作展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间获得的相关成果 |
| 附录2 缩略词表 |
（10）AlGalnAs多量子阱材料增益偏振相关性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 量子阱材料研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 2 应变量子阱材料能带理论 |
| 2.1 量子阱材料的应变效应 |
| 2.1.1 应变量子阱材料的临界厚度 |
| 2.1.2 应变引入对能带结构的影响 |
| 2.1.3 应变量子阱材料的禁带宽度 |
| 2.1.4 应变量子阱材料带边不连续性 |
| 2.2 应变量子阱材料能带结构分析 |
| 2.2.1 量子阱半导体能带基本模型 |
| 2.2.2 应变量子阱导带、价带能级及波函数 |
| 2.2.3 应变量子阱能带结构数值分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 应变量子阱材料的增益模型 |
| 3.1 光增益的表达式 |
| 3.2 多量子阱中载流子非均匀分布 |
| 3.3 光学限制因子 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 AlGaInAs多量子阱材料增益低偏振相关设计 |
| 4.1 应变对量子阱材料增益的影响和设计考虑 |
| 4.2 阱宽对量子阱材料增益的影响和设计考虑 |
| 4.3 垒区材料组分对量子阱材料增益的影响和设计考虑 |
| 4.4 载流子浓度对量子阱材料增益的影响 |
| 4.5 光学限制因子分析 |
| 4.6 阱间载流子分布非均匀性分析 |
| 4.7 增益低偏振相关多量子阱材料的温度稳定性 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
| 致谢 |
四、The Fabrication and Characterization of Polarization Insensitive Semiconductor Optical Amplifier（论文参考文献）
- [1]基于SOA的快速可调谐全光波长转换技术研究与实现[D]. 高文杰. 北京邮电大学, 2021(01)
- [2]非线性效应在全光波长转换技术应用中的研究[D]. 颜正凯. 山东师范大学, 2021(12)
- [3]1.55微米和2微米可调谐光纤激光器及其应用的研究[D]. 杨雄. 浙江大学, 2020(02)
- [4]窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究[D]. 周开军. 华南理工大学, 2019(06)
- [5]基于相位敏感参量放大过程的超低噪全光放大器关键技术研究[D]. 王凯. 北京邮电大学, 2019(01)
- [6]三角脉冲光子发生器和太赫兹波导光栅的研究[D]. 袁瑾. 北京交通大学, 2019(01)
- [7]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)
- [8]基于DF-HNLF全光再生及波长变换研究[D]. 孔德飞. 天津大学, 2018(06)
- [9]多通道干涉大范围可调谐半导体激光器的研究[D]. 陈泉安. 华中科技大学, 2018(05)
- [10]AlGalnAs多量子阱材料增益偏振相关性分析[D]. 孙然. 武汉大学, 2017(06)