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近红外及中红外波段激光非线性频率变换技术研究

中红外激光在大气中传输时具有较强的透过率,成为大气传输衰减最小的红外窗口,对大雾、烟尘等具有较强的穿透力,受气体分子吸收和悬浮物散射的影响较小,而且覆盖了众多原子及分子的吸收峰。因此,中红外激光在光谱测量、遥感、环保和军事等领域具有很高的应用价值和前景。目前,中红外激光产生技术的研究已经成为世界上的一个研究热点。另外,OPA技术因具有高增益、低的热效应、宽的调谐范围、放大脉冲对比度高、量子效率高、光束质量好等优点而引起了人们巨大的研究兴趣。本文的主要研究内容如下:1.综述了中红外激光的研究背景和产生技术,并比较各种技术的优缺点,重点阐述了光学参量振荡器的优点及分类、常用的中红外非线性晶体及中红外激光的国内外研究状况,最后综述了近几年OPCPA的研究进展状况。2.从麦克斯韦方程组出发,得到了三波混频的耦合波方程,并给出归一化耦合波方程的一般解;理论分析和数值研究了KTA、PPLN和ZGP三种常用的中红外非线性晶体的相位匹配;理论分  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

基于非线性光学频率变换的人眼安全、中红外激光及太赫兹辐射源的研究

1.5-1.6μm人眼安全波段、3-5μm和8-12μm中红外波段是光学频段中三个非常重要的大气窗口,此外,近年来随着人们对太赫兹(THz)波段的逐渐了解,THz辐射也已经被广泛应用到各个基础研究与应用研究领域。实用可靠的光源是这几个波段的应用技术发展的基础。与其他方法相比,利用非线性光学频率变换方法如光学参量振荡器(OPO)、差频(DFG)等将近红外激光转换到以上几个波段,具有可实现全固态、结构紧凑、室温运转、低阈值、高效率、高功率(能量)、可调谐的相干光输出的优点。本文对人眼安全波段的KTP/KTA OPO、3-5μm的中红外KTA OPO以及利用GaSe、ZGP晶体差频实现8-12μm的中红外激光和THz辐射的技术进行了理论和实验研究,并对实验中发现的新现象进行了探索。本文的主要创新点可以归纳如下:1.对低重复频率、高脉冲能量的人眼安全波段KTP/KTA OPO进行了研究。通过对1064nm激光泵浦的KTP/KTA OPO...  (本文共175页) 本文目录 | 阅读全文>>

聊城大学
聊城大学

高速QAM信号在DFF系统中的传输性能研究

网络直播、虚拟现实、4K视频和高清点播电视等移动和宽带业务的需求数量和质量日益剧增,对光纤传输系统通信性能提出了更高要求。调制解调技术和传输光纤是保证光纤传输系统信号传输质量的重要因素,一直被国内专家学者所关注。考虑到正交幅度调制(QAM)调制频谱效率高和抗噪声性能好,色散平坦光纤(DFF)色散值较小和色散分布平坦等特征,加上目前尚未发现有关QAM信号在DFF中传输的理论和实验报道。本文融合QAM技术优势和DFF的色散低且平坦的特征,围绕高速QAM信号在DFF系统传输特性展开研究,可避免数字信号处理(DSP)色散补偿处理带来的时延,为移动通信Front-haul长跨距传输提供了新思路和实验保障。本文主要创新性工作如下:1.提出和搭建了56Gbps、4QAM信号的DFF实验传输系统。实验研究了DFF链路系统的线性传输特性,并分别与非零色散位移光纤(NZDSF)和标准单模光纤(SSMF)链路传输特征作了对比。实验结果表明,在线性传输...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

《激光与光电子学进展》2016年12期
激光与光电子学进展

潜望式激光通信终端信号光偏振态实时补偿方法

1引言近年来,空间激光通信通信体制逐渐由强度调制-直接探测(IM/DD)向相位调制-相干探测(如二进制相移键控/四相相移键控,BPSK/QPSK)转变,以实现远距离、高速率的空间激光通信。德国已于2008年成功进行了世界上首次低轨卫星间相干激光通信实验,通信速率高达5.625Gb/s,标志着相干激光通信在空间应用的开始[1-5]。在此技术基础上,欧洲的“数据中继计划”采用零差相干探测体制,于2016年1月30日发射了首颗商业静止地球轨道(GEO)激光通信卫星,以打造高速率信息传输骨干网。相干空间激光通信系统要求本振光偏振方向与信号光偏振方向一致,才能实现较高的混频效率[6]。本振光偏振方向可以保持恒定,但信号光偏振态受大气湍流、粒子散射和终端中扫描反射镜相对运动的影响很难保持恒定。实验表明,系统信号光以圆偏振态传输时,其偏振态几乎不受大气信道的影响[7],但系统扫描反射镜的相对运动仍会造成接收信号光偏振态的改变,使其不能始终以4...  (本文共8页) 阅读全文>>

《激光与光电子学进展》2017年02期
激光与光电子学进展

信号光偏振特性对空间相干探测混频效率的影响

020604-1空间激光通信因其具有宽带、高速、高保密及强抗压制能力等显著优势,得到了国内外研究者们的广泛关注。高灵敏度相干探测技术被认为是未来实现星际高速、远距离、大容量信息传输的有力保障,但是该技术的实现尚存在诸多难点。目前,在相干探测技术中,信号光与本振(LO)光的相干形式主要有光纤相干和空间激光相干两种。空间激光相干的相干效率高,不需要空间光到光纤的耦合,降低了信号功率的损耗,具有一定的优越性。空间光混频器作为能够改善探测灵敏度的核心部件,主要作用是将相位差恒定、偏振匹配且频率接近的两束光的波前在探测器表面干涉混频,信号光通过与本振光的干涉得到增益,进而提高相干探测的灵敏度。因此,空间光混频器功能的实现直接影响了整个空间光通信系统的性能。近年来,国内外众多研究者们针对影响高效率相干混频的因素进行了大量研究[1-2]。刘宏展等[3]研究了信号光和本振光在不同振幅匹配下对星间相干混频效率的影响;李向阳等[4]针对高斯光束的混...  (本文共7页) 阅读全文>>

《物理学报》2008年05期
物理学报

信号光的调制对基于光纤光参量放大光脉冲源的改善

1.引言光纤光参量放大(FOPA)是光纤通信中一类具有广泛应用的非线性过程[1],它除了用于光信号放大[2]外,还可以用于光时分复用(OTDM)系统的解复用[3],全光取样[4],波长变换[5],全光信号再生[6]等.而基于FOPA的光脉冲源由于在波长上大范围可调,并可以生成用于波分复用系统(WDM)的多波长光脉冲,使其具有很好的应用潜力,也成为近年来的一个研究热点[7—13].Clausen等[8]采用工作在增益开关条件下的分布反馈激光器(GS-DFB)作为抽运光得到了重复频率10GHz的脉冲并用于160km的传输实验和40Gb/s的复用/解复用实验.Hansryd等[7]利用正弦强度调制的抽运光直接获得了重复频率40GHz的脉冲输出.此后Torounidis等利用正弦强度调制的抽运光所产生的脉冲用于160Gb/s信号传输的实验[9].在这些方案中,信号光为连续(CW)光,而抽运光为脉冲或正弦型强度调制光.通过四波混频过程中信...  (本文共7页) 阅读全文>>

《物理学报》2000年03期
物理学报

密集波分复用石英光纤中受激喇曼散射对信号光的影响

1 引言受激喇曼散射(SRS)是非线性光纤光学中一个很重要的效应.利用它,人们可以制造出光纤宽带喇曼放大器、喇曼激光器.在现行的光波分复用通信系统中,由于SRS的存在,短波长信道中的光信号能量会转移到长波长信道中的光信号上,产生SRS串扰,从而严重劣化了系统的性能.在上述的几种系统中,参加SRS相互作用的光波或光信号是多波长或多信道的,因而其相互作用的过程十分复杂.为了弄清楚多波长或多信道光信号的SRS相互作用的过程,人们进行过大量的理论和实验研究.1984年,Chraplyvy[1]在研究波分复用光纤通信系统中SRS带来的负面影响时,给出了多信道光之间的SRS耦合方程组,并在忽略信号光之间的SRS耦合损失条件下,给出了所谓的小信号解.1989—1990年,Kao[2—4]在研究SRS光放大器时,进一步完善了多信道光的SRS耦合方程组,在对石英光纤的喇曼增益系数作了特定假定的条件下,给出了石英光纤中多信道光SRS耦合方程组的解析...  (本文共6页) 阅读全文>>