一、Single-period Multi-Phase-Shifted Fiber Bragg Grating as Dispersion Compensator（论文文献综述）
朱莉辉[1]（2021）在《基于SOI体系的刻蚀—填充型DBR波导光栅滤波研究》文中研究表明本文展开了对1550nm波段的基于波导分布式布拉格反射（DBR,Distributed Bragg Reflector）光栅调控的SOI光子芯片理论及仿真研究。波导布拉格光栅（WBG）是集成光子学平台的关键器件之一,被广泛应用于光学滤波器、反射镜、耦合器、激光器、传感器等。波导Bragg光栅因其成本低、易于制作、折射率可控、与任何衬底兼容等优点而备受关注。本文针对均匀布拉格光栅结构,根据布拉格条件,结合耦合模理论以及传输矩阵法等理论方法,提出了基于SOI（Silicon-On-Insulator,绝缘衬底上的硅）的全刻蚀型的可调谐均匀布拉格光栅带阻滤波器。并结合有限差分法（Finite Difference Time Domain method,FDTD）进行仿真,研究光栅的相关参数,如:光栅的周期和占空比、光栅的周期数、折射率等对滤波特性的影响。通过对不同参数的改变实现了对滤波波长实时性和非实时性的调控。同时为了进一步改善滤波效果,我们通过提高光栅阶数,结合在光栅刻槽中填充介质达到了更窄的滤波带宽。和传统光栅滤波器相比,该结构在调节滤波波长时具有较高的灵敏度,另外,全刻蚀的结构在工艺上相较于浅刻蚀更为容易实现和控制,且保证了全刻蚀下较窄的滤波带宽。最后,本文对浅刻蚀下的布拉格均匀光栅滤波器进行了与全刻蚀相同的研究,希望在浅刻蚀下能够减弱全刻蚀下高阶光栅滤波器非谐振波长损耗严重等问题。在此基础上着重研究了刻蚀深度对滤波特性的影响。最终得到了相比于全刻蚀光栅滤波器更为窄的滤波带宽,同时降低了在高阶光栅时非谐振波长的损耗。
胡春霞[2]（2021）在《外部扰动下弱谐振腔法布里—珀罗激光器混沌动力学特性及其在安全通信中应用研究》文中认为混沌的遍历性,以及对初始条件的极度敏感性,相空间中的不规则运动等标志性特征适用于保密通信、混沌密码学、图像加密、多媒体版权保护等领域。半导体激光器（SL）是一种非线性器件,在外部扰动下所产生的混沌光信号具有随机性高、带宽大等优点,受到人们的青睐,被广泛用于混沌雷达、物理随机数的获取及混沌光通信等领域。基于SL的混沌光通信技术旨在从通信网络的物理层进行数据的保密传输,安全性更高,且能够与目前的商用光通信系统良好兼容,具有宽带、高速、低衰减等显着优势。为此国内外已投入了大量的人力和物力进行研究,但由于还处于初级阶段,即使已经取得了一定的成果,仍然还有许多问题值得探讨,比如如何提高信息传输能力等。弱谐振腔法布里-珀罗激光器（WRC-FPLD）是在传统法布里-珀罗激光器（FP-LD）基础上进行改进,研发出的一种新型半导体激光器。与FP-LD相比,WRC-FPLD具有相对较长的腔长和较低的前端面反射率,从而具有更小的模式间隔及更宽的增益谱。因此,在一定的波长范围内WRC-FPLD可以激发更多模式。在多信道物理随机数的获取、多信道混沌雷达、多信道混沌光通信及其他多信道相关应用领域具有广泛的应用前景。因此研究在外部扰动下,WRC-FPLD的混沌动力学特征具有重要意义。目前,虽然已有研究报道基于WRC-FPLD产生混沌信号的初步研究工作,但将该混沌信号应用于安全通信还有一些关键问题尚未解决。其中包括针对不同外部扰动下WRC-FPLD产生适合混沌光通信的优质混沌信号,合理构建基于WRC-FPLD的混沌同步系统,掌握同步质量对通信性能的影响,保密通信中其它关键参量对传输能力的影响等亟待解决的问题。基于上述分析,本文以WRC-FPLD为激光源,围绕WRC-FPLD在外部扰动下混沌信号的获取、基于混沌同步的混沌光通信系统的构建,对混沌光通信系统的同步质量和安全光通信的性能进行系统研究。主要研究内容如下:1.基于多模速率方程模型,采用数值方法研究了WRC-FPLD在光纤布拉格光栅（FBG）滤波反馈下的混沌动力学特征;采用Lang-Kobayashi方程结合FBG,建立描述FBG滤波反馈WRC-FPLD动力学行为的速率方程。通过调节FBG的布拉格频率和反馈因子k,WRC-FPLD不同的纵模可以成为激射模,通过进一步调节反馈因子,所选的激射模呈现混沌状态。固定FBG布拉格频率之后,通过改变反馈因子k,系统地研究了k的变化对混沌带宽的影响。结果显示混沌带宽随着k的增加先增大后减小。所得的结果与我们之前的实验结果进行了对比,发现混沌带宽随着k的变化趋势与实验得到的结果相似。此外,进一步系统研究了FBG的3 d B反射带宽和FBG布拉格频率与自由运转WRC-FPLD各纵模之间的频率失谐Δf对混沌带宽的影响,结果表明通过调节合适的反馈参数FBG,滤波反馈WRC-FPLD可以输出波长可调、带宽可控的宽带混沌信号。2.提出并实验验证了一种基于两个模式间隔相同的单向耦合WRC-FPLDs（主WRC-FPLD和从WRC-FPLD）同时产生多信道宽带混沌信号的方案。将自由运行主WRC-FPLD的输出注入到另一个从WRC-FPLD。由于主WRC-FPLD与从WRC-FPLD模式间距相同,因此他们对应模式的频率失谐一致。通过设定适当的注入功率和频率失谐,从WRC-FPLD的多个纵模可以被激发到混沌状态,从而提供多信道混沌信号。利用一个中心波长可调谐光滤波器（TOF）,实验检测了9个信道混沌信号的性能。实验结果表明,在不同的注入条件下(Δf=5 GHz和Pin=1.08 m W,Δf=1 GHz,Pin=276.04μW,Δf=5 GHz和Pin=1.27 m W)9个信道混沌信号的混沌带宽略有不同,分布在8～15 GHz的范围内。此外,在功率谱中可以看到,与总混沌信号相比,每个单信道混沌信号位于低频区域的能量都要比总混沌输出的能量高。随后,进一步系统研究了注入参数对单个信道混沌信号带宽的影响,首先固定频率失谐Δf,改变注入功率Pin。结果显示随着注入功率Pin的增加,混沌信号的带宽表现出先增大,然后降低的趋势。锁定注入功率Pin的情况下,随着Δf在-30 GHz到30 GHz之间的变化,单信道混沌信号带宽的变化呈现出了一个近似M形对称分布。最后,基于Lang-Kobayashi模型,给出了用于描述两个单向耦合WRC-FPLDs动力学态的速率方程,采用四阶Rung-Kutta算法数值模拟。通过计算不同模式时序的互相关函数,揭示了单模混沌信号功率谱中低频能量比总模混沌信号功率谱中低频能量低的物理本质是激光器内部的模式竞争。具有反相关系的模式叠加时,低频能量相互抵消。由于该方案结构相对简单,且具有同时生成多信道混沌信号的能力,可为WDM混沌光通信和多路高速随机数生成等相关应用领域提供多信道混沌源;3.提出并实验验证了一种利用两个具有相同模式间隔的WRC-FPLDs实现可切换载波波长的混沌保密通信方案。该方案中,一个滤波反馈WRC-FPLD（T-WRC-FPLD）被用作为发射器,另外一个具有相同模式间隔的WRC-FPLD（R-WRC-FPLD）作为接收器。通过调节可调光滤波器（TOF）的中心波长,然后配合适当的反馈功率,可以在T-WRC-FPLD中选择所需的模式成为激射模,并输出混沌信号。TOF的中心波长可以用来选择该混沌信号的中心波长。因此,在滤波反馈下T-WRC-FPLD可以提供具有可切换中心波长的混沌载波。T-WRC-FPLD输出的混沌信号被注入R-WRC-FPLD,并驱动R-WRC-FPLD以产生同步的混沌信号。在适当的注入强度下,T-WRC-FPLD与R-WRC-FPLD之间可以实现高质量混沌同步,实现载波波长可切换的混沌光通信。以T-WRC-FPLD中三个不同模式提供的三种不同混沌信号作为混沌载波为例,检测了该通信系统的性能。在优化系统工作参数后的实验中,三种情况中T-WRC-FPLD与R-WRC-FPLD之间的互相关函数都可以达到0.94以上。利用T-WRC-FPLD和R-WRC-FPLD之间的高质量混沌同步,在三种情况下,5 Gb/s的信息都可以被成功的加密解密,误码率显着低于3.8×10-3。该方案为密集WDM（DWDM）混沌光通信网络提供了一种潜在的方法。
田昊晨[3]（2020）在《飞秒激光光学频率梳的精密相位控制与相干脉冲合成的研究》文中研究表明光学频率梳是指能够产生离散、等间距、高相干度且拥有梳状光谱结构的激光光源。光学频率梳技术的诞生为光频稳定度与射频稳定度之间的传递建立了桥梁。该技术在极大地促进精密光谱学发展的同时,也对光学时间/频率基准之间的传递、光学分频技术、时间/频率基准的远距离传输、高精度距离测量等应用的发展做出了非常重要的贡献。飞秒激光器得益于其宽光谱输出的特点,成为了实现光学频率梳运转的最佳选择。对飞秒激光器输出的脉冲序列的重复频率和载波-包络偏移频率进行高精度控制后,便可以得到时域和频域均稳定的飞秒激光光学频率梳。本文围绕飞秒激光光学频率梳的重复频率与载波-包络相位的精密控制及相干脉冲合成进行了研究,本文的工作概括如下:1、系统研究了飞秒激光光学频率梳输出脉冲的定时抖动、载波-包络相位噪声和梳齿噪声的理论模型,分析了噪声来源。研究了飞秒激光光学频率梳稳定性评价方法。功率谱分析法和方差分析法分别从频域和时域的角度对相位锁定后的光学频率梳进行稳定性评价。研究了在光电探测过程中,光电探测器产生的热噪声和散粒噪声对噪声探测的信噪比产生的影响。2、首次实现了两台独立的掺镱光纤飞秒激光器连续5天的高精度时间同步。同步后,环内光学互相关系统输出的剩余时间误差信号的均方根值为103 as,环外光学互相关系统输出的剩余时间误差信号的均方根值为733 as。环内交叠的艾伦方差的1.31×105 s稳定度为8.76×10-22。环外交叠的艾伦方差的1.31×105 s稳定度为1.36×10-20。环内噪声功率谱在10 k Hz至10 MHz频率范围的积分值为430 as。研究了光纤引入的额外定时抖动,5米长的单模光纤引入的定时抖动的积分值为64.7 as。提出了基于电学降频法和互相关算法的光学外差探测法。3、首次使用光学外差探测法实现了超高范围、超高精度的载波-包络相位噪声的功率谱测量。在5 m Hz至8 MHz傅立叶频率范围内,实现了动态范围高于270 d B的载波-包络相位噪声功率谱测量。相位噪声测量基底低于1μrad/√Hz。使用功率谱分析、Hadamard方差分析和Kendall互相关分析法研究了载波-包络相位噪声的来源。首次测量了孤子分子对中的两个光学孤子的相对相位噪声。两个光学孤子的相对相位噪声的的积分值仅为3.5 mrad,相对线宽仅为μHz量级。4、首次使用非对称光纤延迟线干涉仪对掺铒光纤飞秒激光器的光学梳齿的频率噪声进行了高精度测量。系统研究了掺铒飞秒激光光学频率梳中frep、fceo和νn的频率噪声功率谱。分析了光学频率梳中定时抖动和所有梳齿的噪声来源,研究了n×frep噪声与fceo噪声之间的反相关特性。系统验证了frep、fceo和νn的锁相环环路之间的串扰。5、首次实现了两台独立的掺镱光纤飞秒激光器的长期稳定相干脉冲合成。使用平衡光学互相关系统锁定重复频率,使用腔外声光调制器的反馈控制实现相对载波-包络偏移频率的锁定,实现相干脉冲合成。合成后,两脉冲的相对剩余定时抖动的积分值为380 as,剩余的相对载波-包络噪声的积分值为375 mrad。使用Mach-Zehnder干涉仪对相干合成后的脉冲的相干性进行评估,合成后的光谱干涉的对比度为58%。60分钟内,两脉冲的相对载波-包络相位漂移的均方根值为165 mrad。并且两激光器的光斑有明显的干涉条纹。
孔旭东[4]（2019）在《物理形变类长周期光纤光栅的制作及应用研究》文中进行了进一步梳理通过周期性改变光纤的物理结构可以改变光纤的应力分布,所产生的弹光效应能够周期性地改变光纤的折射率,这样所形成的长周期光纤光栅被称为物理形变类长周期光纤光栅。相比于激光曝光类长周期光纤光栅,物理形变类长周期光纤光栅拥有诸多的优点和独特之处。比如,长期的稳定性、独特的传感性能、更强的偏振相关性和轨道角动量调制特性等。因此,研究物理形变类长周期光纤光栅具有重要的理论和应用价值。本博士学位论文主要研究了基于单模光纤的两种物理形变类长周期光纤光栅:手性长周期光纤光栅和微锥型长周期光纤光栅。提出了新的制作方法,探索了两种光栅在传感及通信领域的应用。本博士学位论文开展的主要研究内容和取得的创新成果如下:（1）提出了制作手性长周期光纤光栅的轴错位双侧旋转法。轴错位双侧旋转法的关键和独特之处在于人为地在两个光纤夹具之间引入轴错位。用该方法制作光栅时,两侧旋转电机同时以相同速度同向旋转。传统的单侧扭转法用单模光纤制作手性长周期光纤光栅时,存在无法控制光栅谐振波长的致命缺陷,科研人员一直在寻求解决方案,但都没有很好地解决光栅谐振波长不可控的问题。我们提出的轴错位双侧旋转法很好地解决了这个问题,可以精确控制由单模光纤制作的手性长周期光纤光栅的谐振波长,即每次制作的相同周期光栅具有一致的谐振波长,而且光栅结构严整,物理强度高,制作过程简单且重复性好。轴错位双侧旋转法还可应用于不同种类的光纤以制作手性长周期光纤光栅,如光子晶体光纤和多芯光纤。（2）提出了用扭转应力对波长选择耦合器谐振波长进行调谐的方法。通过向由多根微锥型长周期光纤光栅构成的波长选择耦合器施加扭转应力,所产生的弹光效应会改变光纤光栅的谐振波长,进而改变波长选择耦合器的谐振波长,实现波长调谐作用。波长调谐度为-0.01985 nm/°,最大的波长调谐范围为6.8 nm。并且谐振波长漂移与扭转角度变化的线性关系良好。在由两根微锥型长周期光纤光栅构成的波长选择耦合器中,信号提取光纤中探测到的最大峰值耦合效率为-9.958 dB。在由三根微锥型长周期光纤光栅构成的波长选择耦合器中,两根信号提取光纤中探测到的最大峰值耦合效率分别为-15.437 dB和-14.887 dB。（3）探究了基于单模光纤的单螺旋手性长周期光纤光栅的光场轨道角动量调控特性。通过进行手性长周期光纤光栅输出光场与平面光干涉实验,得到了中心分叉结构的两种干涉光场,其中左手手性光纤光栅对应的干涉光场向下分叉,右手手性光纤光栅对应的干涉光场向上分叉;通过进行光栅输出光场与球面光干涉实验,得到了螺旋形结构的两种干涉光场,其中左手手性光纤光栅对应的螺旋型干涉光场表现为逆时针旋转,右手手性光纤光栅对应的螺旋型干涉光场表现为顺时针旋转。实验结果证明了基于单模光纤的单螺旋手性长周期光纤光栅可以产生±1阶涡旋光。（4）基于双光束CO2激光作为加热源的熔接机平台,开发了全新的制作手性长周期光纤光栅的程序。用该程序制作的基于单模光纤的手性长周期光纤光栅具有表面平整、插入损耗低的特点。利用所制作的手性长周期光纤光栅进行了扭转应力传感实验。实验测量了光栅透射光谱所有存在模式的扭转传感灵敏度,其波长漂移线性度均保持良好特性。与已报道的长周期光纤光栅扭转传感实验结果进行对比,我们制作的手性长周期光纤光栅的扭转传感灵敏度比基于光子晶体光纤的手性长周期光纤光栅的扭转传感灵敏度高6倍,比紫外光刻写的长周期光纤光栅的扭转传感灵敏度高5倍。（5）提出了先拉伸后软化的方法来制作微锥型长周期光纤光栅。与光纤加热软化和拉伸过程同时进行的传统制作方法不同,在我们提出的软化拉锥制作过程中,采用了先拉伸光纤使之受到拉应力,再加热软化光纤的方法。如此保证光纤在瞬间拉锥,得到锥区长度更短、重复性更好的光纤微锥。此外,我们用双光束CO2激光作为加热源,从正反两个方向照射软化光纤。新的制作方法更清洁,对光栅的污染小,而且对光纤软化得更均匀,制作的光栅质量更高。该方法应用了我们在熔接机中编辑的全自动程序,具有集成、稳定和易于操作等优点。
孟瑜[5]（2018）在《两种不同类型的光纤Bragg光栅构成的新型F-P干涉腔的特性研究》文中研究说明动态粒子数布拉格光栅是通过向稀土掺杂光纤中注入两个相向传输的相干光场,由于掺杂光纤对光场的吸收或增益存在周期性饱和效应,动态粒子数光栅由此形成。自90年代初通过Frisken和Fischer的实验观测到动态光栅以来,关于它的应用受到了广泛关注,如应用于光纤放大器,单模光纤激光器,可调窄带滤波器等。近年来,又陆续出现了关于动态光栅在光纤传感器、可调干涉仪和慢光方面的应用研究。在本文中,我们对掺铒光纤动态光栅的基本原理、形成机制、实验观测方法和应用领域进行了概述,并阐述了关于原子相干的理论及工具,以及光在空间周期性介质中的传输矩阵法、耦合模理论。在此基础上,我们提出了一种基于非相干泵浦辅助下的掺铒光纤动态光栅。这种动态光栅由一段掺铒光纤和其一端连接的高反射率Bragg光栅构成,通过向掺铒光纤内输入一个前向传输的探测场,选取该探测场的波长等于Bragg光栅的反射峰值波长,因此该探测场的前向波由Bragg光栅反射后形成反向传输的后向波,如果Bragg光栅反射率很大接近于1,前向波与后向波形成的驻波场则为完美驻波。该驻波场使得掺铒光纤折射率的实部和虚部同时出现了空间周期性调制,动态光栅由此形成。但通常这种动态光栅反射率较低,不利于形成Fabry-Perot腔形成,因此我们加入了非相干泵浦,其作用为降低铒离子的吸收和提高动态光栅的反射率。计算时以铒离子的三能级模型为研究对象,在铒离子的基态能级4I15/2和亚稳态能级4I13/2之间加入两个反向传播的行波探测场Ωp-和Ωp-,这两个相向传输的行波构成的驻波场使得掺铒光纤的折射率和吸收产生了空间周期性调制,为提高动态光栅的反射率在铒离子的基态4I15/2和激发态能级4I1/2之间加入了波长为980nm的辅助非相干泵浦。对以上提出的三能级模型,我们在半经典理论框架下,求解相互作用表象下的密度矩阵方程,得到稳态下的密度算符,进而求出该模型被驻波场周期性调制的极化率和折射率,最后我们应用光在空间周期性介质中的传输矩阵理论求得探测场的反射率和透射率。我们对动态光栅的反射光谱进行了理论拟合,讨论了在非相干泵浦为零时,动态光栅的反射谱随探测场的拉比频率和掺铒光纤长度的变化,以及在非相干泵浦不为零时的动态光栅的反射谱随探测场的拉比频率和泵浦率的变化。动态光栅特点是瞬时性和动态可调性,动态光栅会随着驻波场的去除而消失,并且可以通过调节形成动态光栅的探测光波长,强度,泵浦光强度等参数改变光栅的输出光谱特性。在以上的掺铒光纤动态光栅基础上,我们又提出了一种动态光栅与传统的Bragg光栅构成的Fabry-Perot腔,主体由三部分组成,分别为长度是L1的掺铒光纤,长度是L的普通光纤以及长度是L2的Bragg光纤光栅。左端输入的前向探测场Ω+由于高反射率Bragg光栅的反射作用,产生了反向传输的场Ωp-,Ωp+与Ω-形成的驻波场使得掺铒光纤形成了一个动态可调的光栅。在非相干泵浦Λ的辅助下,通过选择合适的腔的长度,使其能够与右侧的Bragg光栅构成一个Fabry-Perot腔。我们通过传输矩阵法,利用掺铒光纤动态光栅和Bragg光栅的反射系数,透射系数,可以求得Fabry-Perot腔的反射率和透射率。我们对Fabry-Perot腔的反射光谱和透射谱进行了理论拟合,讨论了反射光谱和透射谱随不同的探测场拉比频率、非相干泵浦率、Bragg光栅折射率调制深度和Fabry-Perot腔长的变化。为了得到最佳透过率或反射率的谐振谱线,探测场的强度应选择接近但小于掺铒光纤饱和吸收强度,泵浦场强度应高于铒纤放大的阈值强度,并且随掺铒光纤掺杂浓度和长度提高相应增大以获得最佳增益。Fabry-Perot 腔长的大小与相邻谐振谱线间距和谱线压缩宽度相关,可以根据需要适当选择合适腔长。这种Fabry-Perot腔的一个重要性质是它的输出光谱可以通过调节探测场的拉比频率、探测场波长等参数进行动态调制。相比于由两个光纤Bragg光栅构成的Fabry-Perot腔,可调的系统比固定的系统更加灵活,并且能够克服Fabry-Perot腔两端的光纤Bragg光栅不对称的缺点（如不同的Bragg波长,折射率调制深度等）,更有利于Fabry-Perot腔的模式选择。该光纤Fabry-Perot腔可以应用于光纤通信的光信号处理或光纤传感领域。
起俊丰[6]（2018）在《高斯切趾型光纤布拉格光栅反馈下半导体激光器的混沌输出特性研究》文中研究说明半导体激光器（SL）自诞生以来,凭借着体积相对较小、制造成本相对低廉等一系列优势,在光通信、光存储、光互连等众多的领域中都扮演着重要角色。通常情况下,如果未引入外部扰动,SL将保持连续光稳态输出,但由于SL是一种非线性器件,当它受到光反馈、光注入、光电反馈等外部扰动时可表现出一系列丰富的非线性动力学特性。在这些众多的外部扰动中,对SL进行光反馈扰动是其中比较特殊的一种,凭借着其结构简单、相对容易进行操作、并且在合适的反馈参数下能够产生高维光学混沌等特殊的优势而被人们广泛采用。但输出的光在外腔中的往返过程将会导致光反馈SL系统的混沌输出中包含比较明显的延时特征（TDS）,而这种具有明显TDS的混沌信号会威胁保密通信系统的通信安全性、导致所获得的物理随机数的统计性能劣化、引起混沌雷达对探测目标的误判。基于上述原因,对光反馈SL系统混沌输出的混沌输出特性进行研究具有非常重要的现实意义。对于光反馈SL系统,SL的外腔通常选用平面镜,平面镜反馈使得信号中的不同频率成分以相同的传输时间反馈回SL中,不具有波长选择性。而对于法布里-珀罗干涉仪或光纤布拉格光栅（FBG）等一些具有滤波特性的反射器件,它们能够提供波长选择性的光反馈而使不同频率光经过不同的群延时被反馈回SL腔内,从而展宽混沌延时特征峰,对混沌延时特征进行抑制。此外,已有的研究证明:高斯切趾型光纤布拉格光栅（GAFBG）提供的群延时高于同等反射带宽下的均匀FBG。如果采用GAFBG构成SL的外腔,可以得到混沌延时特征更低的光混沌输出。基于以上考虑,本文利用GAFBG代替平面镜作为光反馈SL系统的外腔,构成GAFBG反馈SL（GAFBGF-SL）系统,并数值仿真了GAFBGF-SL动力学状态的演化,利用自相关（SF）分析方法对GAFBGF-SL的TDS演化规律进行了研究,同时考虑到混沌带宽亦是评价混沌信号质量的又一关键指标,因此利用相关文献中的有效带宽计算方法对系统的混沌带宽也进行了计算。数值仿真结果表明:随着系统中反馈强度的增加,GAFBGF-SL系统输出将表现出由稳态、准周期态,最后进入混沌态的动力学演化路径;两个反馈参数（GAFBG布拉格频率与SL中心频率之间的频率失谐及反馈强度）都将会显着影响该系统混沌输出的TDS,并且在合适的反馈参数作用下,系统输出的混沌TDS能得到比较好抑制;通过绘制GAFBGF-SL系统输出的TDS和有效带宽在两种反馈参数构成的参量空间下的分布图,为获取弱TDS、宽带宽的高质量光混沌信号提供了最佳的反馈参数取值范围。
钟祝强[7]（2017）在《光纤布拉格光栅外腔半导体激光器的非线性动力学特性研究》文中认为半导体激光器（Semiconductor laser,SL）自20世纪60年代诞生以来就受到人们的极大关注。随着半导体制造工艺的不断进步,半导体激光器已经成为可靠而高效的相干光源。它具有体积小、成本低、激射波长范围大、转换效率高、可直接调制等优点,被广泛应用于光通信、光存储、光互连等应用中。在半导体激光器内,材料极化的弛豫时间远小于光子和载流子的弛豫时间,因此半导体激光器属于B类激光器。在没有受到外部扰动时,SL通常是连续光输出,而作为一种非线性器件,SL在受到外部扰动时也能够表现出包括稳态锁定,单周期振荡、倍周期振荡、准周期振荡以及混沌振荡等丰富的非线性动力学特性。这些非线性动力学特性具有重要的应用价值。例如,当SL处于稳态锁定态时,SL的输出线宽得到窄化,调制带宽得到提高;当SL处于单周期振荡态时,可以用它来产生高频率光生微波信号;当SL处于混沌态时,它类似噪声的波形输出能够应用到光混沌保密通信、光混沌雷达和高速物理随机数产生中。而常见的外部扰动SL的方式有外腔光反馈、光注入以及光电反馈等。其中,外腔光反馈SL由于结构相对简单,易于产生高维度混沌输出而被广泛采用。近年来,随着光纤光栅写入技术的不断发展,高性能的光纤光栅已经成为光纤通信、光纤传感以及光学精密测量等系统中不可或缺的器件。光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating,FBG）作为一种反射型光纤光栅,同样可以构成SL外腔,并提供分布式光反馈。目前国内外对于FBG外腔SL非线性动力学特性的研究还较为缺乏,并且仅局限于边发射分布式反馈半导体激光器。与边发射分布式反馈半导体激光器相比,垂直腔面发射激光器（Vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL）具有低阈值电流、高调制带宽、单纵模工作、易于大规模集成二维阵列等特点。特别地,由于VCSEL腔体具有圆柱型的对称结构以及存在较弱的各项异性,所以VCSEL的输出通常包含两个正交的激射波长不同的偏振分量,定义为x偏振分量（x-PC）和y偏振分量（y-PC）。当引入FBG作为VCSEL外腔时,由于FBG的反射具有波长选择性,可以预计FBG外腔VCSEL的非线性动力学特性和平面镜外腔VCSEL的非线性动力学特性相比势必存在较大的差异。同时当偏置电流改变时,fbg外腔vcsel所表现出的偏振动力学行为,例如偏振转换、偏振双稳,它们在光开关、光存储和光计算等领域具有重要的应用价值。此外,fbg反馈具有较强的群速度色散,能够弱化fbg外腔vcsel混沌输出的延时特征,从而获得高质量的光混沌信号。基于以上考虑,本文从理论和实验两个方面研究了光纤布拉格光栅外腔垂直腔面发射激光器的非线性动力学,偏振转换特性和混沌输出的延时特征以及利用光纤布拉格光栅外腔弱谐振腔法布里-珀罗激光器产生中心波长可调谐的宽带光混沌信号。主要的工作和研究结果如下:1.基于垂直腔面发射激光器自旋反转模型和光纤布拉格光栅耦合模理论,推导出能够合理描述fbg外腔vcsel非线性动力学和偏振转换特性的速率方程。利用四阶runge-kutta法求解该速率方程,数值模拟了fbg外腔vcsel输出的时间序列,功率谱和相图并借助它们确定了vcsel输出的动力学状态,研究了两偏振模式的偏振转换行为。结果表明,在相同反馈强度η下,fbg外腔vcsel两偏振分量可以具有不同的动力学状态。随着反馈强度η的增大,fbg外腔vcsel的输出经历稳态,单周期态,准周期态进入混沌态。通过绘制fbg外腔vcsel动力学状态在反馈强度η和fbg中心频率与vcsel中心频率的频率失谐Δf参数空间中的分布图,确定了各动力学状态的参数范围。借助计算两偏振分量的归一化输出强度研究了fbg外腔vcsel的偏振转换特性,发现了双模共存现象。2.以上述理论研究为基础,构建了fbg外腔vcsel实验系统,利用数字示波器、光谱仪和电谱分析仪对vcsel的时间序列、光谱和功率谱进行采集和分析,实验研究了fbg外腔vcsel动力学演化路径和偏振转换特性,解释了fbg外腔光反馈引起vcsel发生偏振转换的物理机制。结果表明,随着反馈强度η的增加,fbg外腔vcsel的总输出经历准周期分岔路径进入混沌,该结果与理论研究结果相符。此外,当固定偏置电流,调节光衰减器的衰减率,发现了三种典型的偏振转换路径。而固定光衰减器的衰减率,连续变化偏置电流时,可以观察到多次主导偏振模式的转换以及理论工作中发现的双模共存现象。进一步研究表明,在双模共存时fbg外腔vcsel的两个偏振模式均处于混沌态。3.根据动力学状态分布图,调节相关工作参数,使fbg外腔vcsel的输出处于混沌态,然后利用相关函数、互信息和排列熵对fbg外腔vcsel混沌输出的延时特征进行提取和量化评估,理论和实验研究了FBG外腔VCSEL外部参数对混沌输出延时特征的影响。在理论工作中,分析了反馈强度η、FBG中心频率与VCSEL中心频率的频率失谐Δf和FBG耦合系数?B对FBG外腔VCSEL混沌输出的延时特征和有效带宽的影响并与将结果与平面镜外腔VCSEL进行了对比。结果表明,FBG外腔比平面镜外腔对VCSEL混沌输出延时特征具有更好的抑制效果。通过合理地选择工作参数,可以使FBG外腔VCSEL混沌输出的延时特征小于0.1。在实验研究中,主要讨论了VCSEL的偏置电流I和反馈强度η对FBG外腔VCSEL混沌输出延时特征的影响,结合理论分析解释了FBG能够抑制VCSEL混沌输出延时特征的物理机理。通过绘制混沌延时特征在反馈强度η和偏置电流I参数空间中的分布图,确定了FBG外腔VCSEL混沌输出的延时特征被抑制的最佳参数区域,由此获得了混沌延时特征被抑制的高性能光混沌信号。4.为了满足光混沌保密通信系统对大容量、高传输速率的需求,我们结合弱谐振腔法布里-珀罗激光器（WRC-FPLD）较宽增益谱和纵模间隔较小的特点,提出利用可调FBG作为WRC-FPLD的外腔来产生中心波长可调谐的宽带光混沌信号。构建了FBG外腔WRC-FPLD实验系统并研究了反馈功率对12 nm波长范围内WRC-FPLD每个纵模输出的混沌带宽的影响。阐释了FBG外腔光反馈能够提高混沌带宽的物理机理。进一步的分析表明,通过调节FBG的中心波长并合理地选择反馈功率可以使20个WRC-FPLD的纵模分别进入混沌态,并且混沌频谱较为平坦,混沌带宽达到30 GHz。
李超[8]（2015）在《超大容量光纤传输实验与OFDM关键技术研究》文中研究指明过去近四十年光纤骨干网传输容量增长为每十年超过1000倍,即便如此仍不能满足互联网和宽带无线移动通信爆炸式增长的需求。为了攻克上一代光纤通信中谱效率低、非线性和色散严重等科学问题,本文提出在超大容量光传输系统中采用正交频分复用（OFDM）作为基本创新手段。OFDM技术是把高速串行数据流转换成若干正交的低速数据流,由于其频谱利用率高、抗光纤色散好、抗干扰能力强、计算复杂度低等优点,已作为国际上超大容量光纤通信的热点技术。针对以上科学问题,本文开展了系统深入的理论与实验研究,探索了100-Gb/s超低成本的直接检测方案、1-Tb/s超10,000km标准单模光纤（SSMF）传输相干系统实验、硅基光波导作为波长转换器的超大容量调制格式实验、强度导频补偿CO-OFDM系统发射端IQ不平衡和激光器相位噪声实验、偏振不敏感型、消除泵浦相位噪声的相位锁定双泵浦超大容量波长转换实验、超大容量光纤传输调制后信号边模抑制实验以及C+L波段超大容量相干光传输实验等。主要创新点如下：（1）针对当前国际上100G相干系统用于城域网中成本过高,以及接收端一个40GHz电器件带宽难以接收100-Gb/s光信号的热点问题,本文提出100-Gb/s单PD（光电检测二极管）接收载波共享且保护间隔共享的直接检测光OFDM （DDO-OFDM）传输系统方案,通过实验解决了100G非相干系统中40GHz电带宽PD同时接收100-Gb/s光信号的难题,实验结果表明SSMF传输距离达到880km, PD数从当前商用相干系统的8个减少到1个,ADC（模数转换器）个数从4减小到1。（2）针对Ker}线性效应制约超长距离光纤传输,以及当前国际前沿实验SSMF最高水平为1.15-Tb/s传输10,000km（2011年,美国NEC实验室）的现状,本文提出一种特色奇偶校验码（LDPC）和离散傅里叶变换扩频（DFT-S）调制技术相结合的CO-OFDM方案。实验结果表明,该方案有效地降低了LDPC编码的1.031-Tb/sDFT-S OFDM8-PSK信号光纤传输中Kerr非线性效应的影响,SSMF传输距离从10,000km达到了12,160km,接收机灵敏度从20%FEC解码门限0.02提高到了0.07。（3）当前国际上硅光器件因低功耗低成本、高非线性效应和易于集成等特点成为热点方向,针对其中超大容量光纤传输谱效率难以进一步提升,以及当前国际前沿利用硅基光波导作为波长转换器实验最高水平为16-QAM（2014年Optics Express发表,加拿大麦吉尔大学）的现状,本文结合硅基波长转换实验中需解决的高阶调制问题（如128-QAM）,提出了一种利用硅基光波导的OFDM128-QAM波长转换方法,实验在国际上实现了从单载波16-QAM调制向具有低OSNR代价的OFDM128-QAM高阶调制格式的突破。（4）针对国际上超大容量CO-OFDM系统中普遍存在的IQ不平衡（IQ imbalance）问题,本文提出频域二阶矩估计（F-SOME）算法,巧妙地利用强度导频方法同时补偿发射端IQ不平衡和激光器相位噪声,解决了CO-OFDM4-QAM实验系统中发射端IQ不平衡问题。本文17-Gb/s DSB OFDM4-QAM实验结果表明,基于F-SOME的补偿算法可使接收机灵敏度提高1.2dB。（5）针对波长转换中输入信号光和泵浦光FWM后相位噪声转移到转换信号中,严重影响转换信号性能的问题（尤其是在高阶调制的相干光通信中）,本文在国际上提出一种偏振不敏感型、消除泵浦相位噪声的相位锁定双泵浦AOWC方案,实验解决了高阶调制偏振复用CO-OFDM系统中转换信号相位噪声剔除的问题,92.9-Gb/sPDM-OFDM32-QAM和557-Gb/s PDM-OFDM8-QAM两种实验结果表明,转换信号OSNR代价均小于1dB,557-Gb/s是目前国际上这一实验的最高速率。（6）针对超大容量光纤传输系统发射端muli-band经OFDM调制后信号边模抑制比（SLSR）过低,导致符号间串扰（ISI）和载波间串扰（ICI）过大以及电信噪比（SNR）下降等问题,本文提出基于数字脉冲成型技术的偏置正交幅度调制OFDM （OFDM/OQAM）方法,从实验上基本解决了ISI和ICI过大的问题。实验结果表明,该方法所实现的OFDM/OQAM信号功率谱密度（PSD）从传统OFDM的15dB提升到35dB,而且在multi-band DDO-OFDM系统中SNR从17.37dB提高到18.56dB。（7）网络干线传输容量是衡量一个国家网络承载能力的关键性指标。本人（排2,共7人）与课题组同事合作完成了C+L波段DFT-S PDM-OFDM128-QAM调制的100.3-Tb/s （375×267.27-Gb/s）信号80km SSMF超大容量传输系统实验,刷新了我国超大容量传输系统实验最高纪录,该成果入选由两院院士选出的2014年中国10大科技进展新闻（位列第八）。
白秋剑[9]（2013）在《基于动态强色散管理的保密光通信系统》文中认为光纤传输网中信息的安全是通信领域重要的研究热点之一，保密通信系统是对欲传输的信息采用加密措施后在信道中传输，在接收端对收到的加密信息进行解密，这样就能保证用户在通信线路上的真实信息内容不易受到他人窃取。动态强色散管理的保密光通信系统在加密部分对光信号脉冲进行动态﹑充分的色散调节，调节信息通过密钥通道同步传递给解密部分，然后再让光脉冲送入传输线路进行传输。在解密部分，根据密钥信息对累积的色散量进行精确的同步补偿，从而实现解密功能，达到保密传输的目的。主要内容有：（1）大量阅读文献后，论述了当代动态色散调谐和保密光通信的关键技术以及目前的进展状况。分析了两者的原理，提出以动态色散调谐对入射光信号进行大范围的展宽、变形，完成加密功能；根据色散管理的原理，色散补偿恢复光信号的初始波形过程是解密。因此将动态强色散管理和保密光通信结合起来，提出了新的保密光通信系统；（2）论述了基于动态强色散管理的保密光通信系统中，光信号的加解密原理。携带不同色散量的光脉冲，不同的频率成分在加密传输过程中的速率关系以及混叠会给解密带来影响。通过仿真模拟，制定出合理的加解密方法；（3）介绍了各种动态色散调谐技术作为加解密方案，并对原理进行了详尽地分析，指出了方案的可行性以及限制条件。通过对比，选定了啁啾光纤光栅、色散补偿光纤分别与光开关组合具有可行性；（4）数值模拟了NRZ、RZ、CSRZ的传输性能，对比分析了它们的色散容限、抗非线性效应、EDFA中的噪声性能分析、抗PMD性能分析，证明了RZ对色散管理要求精度高的特点更加符合保密光通信系统；（5）线路色散管理方案对比分析，对称色散管理方案最佳，信号传输质量最好，通过功率、RZ占空比合理地配置能对系统有良好的优化作用；（6）色散补偿光纤技术和光开关加解密运用在对称色散补偿的传输系统中，可以实现动态加解密，从中也发现了该技术色散调谐范围受限的主要原因是自身的非线性效应损害；（7）啁啾光纤光栅和光开关加解密是对色散补偿光纤技术的改进，增大了色散调谐范围，通过色散控制系统性能和提升传输速率这两种方法可以缩小色散补偿范围，提高解密安全性。第二种方法最佳，能将解密安全性和高质量信号传输统一起来。
邓梁[10]（2013）在《全光纤型梳状滤波器研究》文中认为作为二十世纪最富革命性的技术成就之一，光纤通信在高速率大容量长距离传输方面展现出了巨大的优势与潜力。密集波分复用能够极大地提高光通信网络的容量，也是目前最主流的光纤通信网络增容技术。光纤器件是全光网络中一类重要的光器件，具有体积小、兼容性好、结构简单和抗电磁干扰等特点。全光纤型梳状滤波器在实现多波长光源、多信道色散补偿器、光放大器的增益平坦、高速光脉冲序列以及光纤传感等方面也具有广泛的应用。本论文详细介绍了光纤光栅和高双折射光纤Sagnac环的基本原理及分析方法，作为之后研究内容的理论基础。针对光纤光栅，以经典耦合模理论为基础，演绎出传输矩阵法，以准确地分析和解决非均匀光纤光栅的相关问题；针对高双折射光纤Sagnac环，介绍了琼斯算法，以描述和分析其滤波特性。将频域Talbot效应引入全占空比振幅采样光纤光栅中。对比原始的基于频域Talbot效应的振幅采样光纤光栅，该方案在信道均衡性、反射率以及信道隔离度方面均有明显提高，而制作难度小于纯相位采样光纤光栅方案。此外，数值结果表明，该结构的信道数目与采样个数线性相关，且在大信道数目输出时，无需提高折射率调制量。最后，数值研究表明，当阶梯啁啾与制作误差的影响在一定范围内时，所设计结构仍有高质量的梳状谱输出。分析了构成高双折射光纤Sagnac环的器件参数对于梳状谱的影响，并对单级以及多级高双折射光纤Sagnac环进行了数值以及实验研究。结果表明， Lyot-Sagnac环能够有效实现梳状谱线宽的压窄以及隔离度的加深，适合作为窄带梳状滤波的实现方案。
二、Single-period Multi-Phase-Shifted Fiber Bragg Grating as Dispersion Compensator（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、Single-period Multi-Phase-Shifted Fiber Bragg Grating as Dispersion Compensator（论文提纲范文）
（1）基于SOI体系的刻蚀—填充型DBR波导光栅滤波研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 集成光学的发展现状 |
| 1.3 硅基光波导中滤波器的概述 |
| 1.4 布拉格光栅滤波器的研究现状 |
| 1.5 主要任务和内容安排 |
| 第二章 波导光栅滤波器的相关理论 |
| 2.1 布拉格滤波条件及等效折射率公式 |
| 2.2 平板波导的理论分析 |
| 2.3 布拉格光栅的分析方法 |
| 2.3.1 耦合模理论 |
| 2.3.2 传输矩阵法 |
| 2.3.3 光栅数值的分析方法 |
| 2.4 布拉格光栅滤波器的测试方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于SOI的波导光栅滤波器的设计 |
| 3.1 全刻蚀的光栅滤波器的设计 |
| 3.1.1 光栅周期数的影响 |
| 3.1.2 窄带滤波的实现 |
| 3.2 光栅周期的影响 |
| 3.3 光栅填充介质折射率的影响 |
| 3.4 光栅占空比的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于SOI的浅刻蚀光栅滤波器的讨论 |
| 4.1 光栅刻蚀深度的影响 |
| 4.1.1 光栅刻蚀深度对反射率的影响 |
| 4.1.2 刻蚀深度对带宽的影响 |
| 4.1.3 刻蚀深度对滤波波长的影响 |
| 4.2 光栅周期的影响 |
| 4.3 填充介质折射率的影响 |
| 4.4 光栅占空比的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利 |
| 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（2）外部扰动下弱谐振腔法布里—珀罗激光器混沌动力学特性及其在安全通信中应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景和意义 |
| 1.2 混沌概述 |
| 1.2.1 混沌的定义 |
| 1.2.2 混沌的基本特征 |
| 1.2.3 通向混沌的道路 |
| 1.2.4 混沌在确定系统中常见的研究方法 |
| 1.3 混沌同步及混沌保密通信的研究进展 |
| 1.3.1 混沌同步的定义及研究进展概述 |
| 1.3.2 混沌保密通信研究进展概述 |
| 1.4 基于SL的混沌同步及保密通信研究进展 |
| 1.4.1 基于SL的混沌同步研究概述 |
| 1.4.2 基于SL混沌同步的保密通信研究现状综述 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第2章 基于半导体激光器的混沌及通信模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自由运行SL的理论模型 |
| 2.2.1 边发射激光器的理论模型 |
| 2.2.2 垂直腔面发射激光器的理论模型 |
| 2.2.3 弱谐振腔法布里-珀罗激光器的理论模型 |
| 2.3 Runge-Kutta算法 |
| 2.4 基于外部扰动下SL产生混沌模型 |
| 2.4.1 基于光反馈SL产生混沌模型 |
| 2.4.2 基于光注入SL产生混沌模型 |
| 2.4.3 基于光电反馈SL产生混沌模型 |
| 2.5 基于SL的混沌同步系统理论模型 |
| 2.5.1 基于SL的单向注入混沌同步系统 |
| 2.5.2 基于SL的双向互注入混沌同步系统 |
| 2.5.3 基于SL的相同混沌光驱动混沌同步系统 |
| 2.5.4 基于SL混沌同步的保密通信方式 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于FBG滤波反馈WRC-FPLD产生波长可调带宽可控混沌信号 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 FBG的理论模型 |
| 3.3 FBG滤波反馈WRC-FPLD系统模型和原理 |
| 3.4 数值计算结果与讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于两个单向耦合WRC-FPLDs同时产生多信道宽带混沌信号 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.3 实验结果和讨论 |
| 4.3.1 两个自由运行WRC-FPLDs的输出特性 |
| 4.3.2 S-WRC-FPLD总模混沌输出特性 |
| 4.3.3 S-WRC-FPLD输出的单信道混沌信号特性 |
| 4.4 理论模型和数值分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于两个WRC-FPLDs载波波长可切换混沌保密通信系统实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验系统结构 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 自由运行WRC-FPLDs输出特性 |
| 5.3.2 T-WRC-FPLD滤波反馈下的输出特性 |
| 5.3.3 两个WRC-FPLDs的混沌同步质量 |
| 5.3.4 系统的通信性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结和研究展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间工作情况 |
| 致谢 |
（3）飞秒激光光学频率梳的精密相位控制与相干脉冲合成的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 飞秒激光光学频率梳中噪声的测量与稳定 |
| 1.1.1 飞秒激光光学频率梳输出脉冲的定时抖动 |
| 1.1.2 飞秒激光光学频率梳的载波-包络相位 |
| 1.1.3 飞秒激光光学频率梳的梳齿线宽 |
| 1.1.4 飞秒激光光学频率梳的相对强度噪声 |
| 1.2 光学频率梳的发展及其应用的国内外现状 |
| 1.2.1 光学频率梳的发展概述 |
| 1.2.2 光学频率梳的应用概述 |
| 1.3 相干脉冲合成的发展概述 |
| 1.4 选题意义、研究内容及主要创新点 |
| 第2章 飞秒激光光学频率梳的噪声与稳定性评价的理论基础 |
| 2.1 飞秒激光光学频率梳噪声的基本理论 |
| 2.1.1 飞秒激光光学频率梳的定时抖动 |
| 2.1.2 飞秒激光光学频率梳的梳齿噪声 |
| 2.1.3 飞秒激光光学频率梳的相对强度噪声 |
| 2.2 飞秒激光光学频率梳的稳定性分析的基本理论 |
| 2.2.1 功率谱分析 |
| 2.2.2 方差分析 |
| 2.2.3 功率谱与艾伦方差的转换 |
| 2.3 光电探测的基本理论 |
| 2.3.1 光电探测器的热噪声 |
| 2.3.2 光电探测器的散粒噪声 |
| 2.3.3 不同光功率下光电探测器中的噪声 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 飞秒激光光学频率梳定时抖动的测量及时间同步 |
| 3.1 飞秒激光光学频率梳定时抖动的理论模型 |
| 3.2 飞秒激光光学频率梳定时抖动的测量 |
| 3.2.1 定时抖动测量实验装置 |
| 3.2.2 定时抖动测量结果 |
| 3.3 飞秒激光光学频率梳的长时间稳定时间同步 |
| 3.3.1 时域误差信号 |
| 3.3.2 方差分析 |
| 3.3.3 功率谱分析 |
| 3.4 光纤引入的定时抖动测量 |
| 3.4.1 基于光学外差法的定时抖动测量原理 |
| 3.4.2 高重复频率掺铒固体激光器 |
| 3.4.3 基于光学外差探测的光纤定时抖动测量 |
| 3.4.4 基于电学降频的光学外差探测法 |
| 3.4.5 基于互相关算法的光学外差探测法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 飞秒激光光学频率梳的载波-包络相位噪声测量及分析 |
| 4.1 载波-包络相位噪声的基本理论 |
| 4.2 大范围高精度载波-包络相位噪声探测 |
| 4.2.1 实验原理 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.2.3 功率谱分析 |
| 4.2.4 方差分析 |
| 4.3 载波-包络相位噪声的Kendall互相关分析 |
| 4.3.1 Kendall互相关的基本原理 |
| 4.3.2 相关分析结果 |
| 4.4 光学平衡探测法的孤子分子对相位噪声测量 |
| 4.4.1 孤子分子对相位噪声测量原理 |
| 4.4.2 孤子分子对相位噪声测量装置 |
| 4.4.3 束缚态相位噪声测量结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于光纤延迟线的光纤频率梳噪声测量及分析 |
| 5.1 光纤延迟线测量噪声原理 |
| 5.2 实验装置 |
| 5.2.1 待测光纤飞秒激光器 |
| 5.2.2 噪声测量及分析系统 |
| 5.2.3 频率噪声功率谱 |
| 5.2.4 频率噪声的反相关特性 |
| 5.2.5 噪声来源分析 |
| 5.3 锁相环串扰的研究 |
| 5.3.1 重复频率锁定与梳齿线宽锁定的串扰 |
| 5.3.2 重复频率锁定与载波-包络相位锁定的串扰 |
| 5.4 本章小节 |
| 第6章 两台独立运转掺镱光纤飞秒激光器的相干合成 |
| 6.1 相干合成的实验装置图 |
| 6.2 相干合成的实验结果 |
| 6.2.1 锁定后的功率谱 |
| 6.2.2 相干合成后的光谱干涉图 |
| 6.2.3 相干合成后的光斑干涉图 |
| 6.3 本章小节 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）物理形变类长周期光纤光栅的制作及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光纤光栅发展概述 |
| 1.2 光纤光栅的应用 |
| 1.3 物理形变类长周期光纤光栅简介 |
| 1.3.1 物理形变类长周期光纤光栅的研究意义 |
| 1.3.2 手性长周期光纤光栅的研究进展 |
| 1.3.3 微锥型长周期光纤光栅的研究进展 |
| 1.4 本论文的主要工作及创新点 |
| 第2章 物理形变类长周期光纤光栅理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤模式特性 |
| 2.2.1 纤芯基模和包层模的有效折射率及传输常数 |
| 2.2.2 纤芯基模和包层模的模场分布及归一化常量 |
| 2.3 长周期光纤光栅的耦合模方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 单侧扭转法制作手性长周期光纤光栅及其应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单侧扭转法制作手性长周期光纤光栅 |
| 3.2.1 单侧扭转法的制作过程 |
| 3.2.2 基于单模光纤的手性长周期光纤光栅的透射光谱特性 |
| 3.3 基于单模光纤的手性长周期光纤光栅的扭转传感特性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 轴错位双侧旋转法制作手性长周期光纤光栅及其应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 轴错位双侧旋转法制作手性长周期光纤光栅 |
| 4.2.1 轴错位双侧旋转法工作的原理及过程 |
| 4.2.2 基于单模光纤的手性长周期光纤光栅的透射光谱特性 |
| 4.3 手性长周期光纤光栅的光场轨道角动量调控 |
| 4.3.1 手性长周期光纤光栅的光场轨道角动量调控理论基础 |
| 4.3.2 基于单模光纤的手性长周期光纤光栅的光场轨道角动量调控实验研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 微锥型长周期光纤光栅的制作及其应用研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微锥型长周期光纤光栅的制作方法 |
| 5.2.1 微锥型长周期光纤光栅的制作过程 |
| 5.2.2 基于单模光纤的微锥型长周期光纤光栅的透射光谱特性 |
| 5.3 基于微锥型长周期光纤光栅的可调谐波长选择耦合器 |
| 5.3.1 微锥型长周期光纤光栅波长选择耦合器的理论基础 |
| 5.3.2 基于单模光纤的微锥型长周期光纤光栅的可调谐波长选择耦合器的实验研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本论文的工作总结 |
| 6.2 对未来工作的展望 |
| 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 |
（5）两种不同类型的光纤Bragg光栅构成的新型F-P干涉腔的特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 动态粒子数布拉格光栅 |
| 1.2 稀土掺杂光纤的基本特性 |
| 1.3 硅光纤中铒离子的能级结构及光谱特性 |
| 1.4 二能级系统中基于饱和吸收的动态光栅形成过程 |
| 1.5 动态光栅和两波耦合过程的实例 |
| 1.6 折射率调制型动态光栅 |
| 1.7 动态粒子数光栅的应用 |
| 1.7.1 窄带可调滤波器 |
| 1.7.2 单频光纤激光器中的追踪窄带滤波器 |
| 1.7.3 光纤传感器 |
| 1.8 论文的主要研究内容 |
| 第二章 研究量子相干现象的理论基础和工具 |
| 2.1 描述量子体系的三种基本表象 |
| 2.1.1 薛定谔表象 |
| 2.1.2 海森堡表象 |
| 2.1.3 相互作用表象 |
| 2.2 偶极近似和旋转波近似的相互作用哈密顿 |
| 2.3 经典波的复振幅方程,复极化率及其求解方法 |
| 2.3.1 经典波的复振幅方程和复极化率 |
| 2.3.2 几率振幅法 |
| 2.3.3 密度矩阵方法 |
| 第三章 光在空间周期性介质中的传播 |
| 3.1 光在介质中的传输方程 |
| 3.2 光在空间周期性介质中传播的传输矩阵理论 |
| 3.3 光在空间周期性介质中传播的耦合模理论 |
| 3.4 光纤光栅的基本理论 |
| 3.4.1 光纤光栅的发展 |
| 3.4.2 均匀光纤Bragg光栅应用及其制作方法 |
| 3.4.3 Bragg光纤光栅的理论分析 |
| 第四章 驻波场调制下的掺铒光纤动态粒子数光栅 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型和公式 |
| 4.3 动态光栅的特性分析 |
| 4.3.1 动态光栅的折射率和粒子数差的空间周期性调制 |
| 4.3.2 动态光栅的反射谱 |
| 4.4 动态光栅实验研究 |
| 4.5 本章总结 |
| 第五章 基于动态粒子数光栅和布拉格光纤光栅的F-P腔 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究的目的与意义 |
| 5.3 基于DBG和FBG的F-P腔理论计算 |
| 5.4 基于DBG和FBG的F-P腔透射谱、反射谱特性分析 |
| 5.4.1 基于DBG和FBG的F-P腔透射谱特性分析 |
| 5.4.2 基于DBG和FBG的F-P腔反射谱特性分析 |
| 5.5 基于DBG和FBG的F-P腔实验研究 |
| 5.6 本章总结 |
| 论文总结 |
| 参考文献 |
| 在学期间的科研成果 |
| 致谢 |
（6）高斯切趾型光纤布拉格光栅反馈下半导体激光器的混沌输出特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 混沌 |
| 1.2.1 混沌的定义 |
| 1.2.2 混沌的特征 |
| 1.3 半导体激光器 |
| 1.3.1 导体激光器简介 |
| 1.3.2 半导体激光器结构及原理 |
| 1.3.3 半导体激光器的发展 |
| 1.3.4 半导体激光器非线性动力学的应用 |
| 1.4 本文的研究意义及内容 |
| 第2章 光反馈SL混沌输出的TDS研究 |
| 2.1 识别延时特征的方法 |
| 2.1.1 互信息 |
| 2.1.2 自相关 |
| 2.1.3 排列熵 |
| 2.1.4 预测误差 |
| 2.2 单光反馈SL |
| 2.2.1 单光反馈SL系统 |
| 2.2.2 单光反馈SL系统的动力学特征 |
| 2.2.3 单光反馈SL系统混沌输出的TDS抑制 |
| 2.3 均匀FBG反馈SL |
| 2.3.1 FBG的简介 |
| 2.3.2 均匀FBG反馈SL系统 |
| 2.3.3 均匀FBG反馈SL系统的混沌产生 |
| 2.3.4 均匀FBG反馈SL系统的TDS抑制 |
| 第3章 GAFBG反馈SL输出的混沌特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 非均匀光纤布拉格光栅的简介 |
| 3.3 GAFBGF-SL理论模型 |
| 3.4 GAFBGF-SL模拟结果和分析 |
| 3.4.1 GAFBGF-SL非线性动力学特性 |
| 3.4.2 反馈强度与频率失谐对GAFBGF-SL输出混沌信号TDS和带宽的影响 |
| 3.5 结论 |
| 第4章 结束语 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
（7）光纤布拉格光栅外腔半导体激光器的非线性动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景 |
| 1.1.1 半导体激光器的发展历程 |
| 1.1.2 光纤光栅的发展历程、分类及应用 |
| 1.2 外腔光反馈半导体激光器非线性动力学及混沌延时特征的研究进展 |
| 1.3 论文的研究意义 |
| 1.4 论文的主要工作 |
| 第2章 理论模型和相关计算方法 |
| 2.1 光纤布拉格光栅的理论模型和分析方法 |
| 2.1.1 光纤布拉格光栅的耦合模理论 |
| 2.1.2 非均匀光纤布拉格光栅的双模耦合理论 |
| 2.1.3 光纤光栅的其他分析方法 |
| 2.2 半导体激光器理论模型和数值算法 |
| 2.2.1 边发射半导体激光器速率方程模型 |
| 2.2.2 垂直腔面发射激光器速率方程模型 |
| 2.2.3 Runge-Kutta算法 |
| 第3章 FBG外腔VCSEL非线性动力学及偏振转换特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论模型 |
| 3.3 仿真结果分析 |
| 3.4 实验装置 |
| 3.5 实验结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 FBG外腔VCSEL混沌输出的延时特征研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 混沌输出的延时特征识别方法 |
| 4.2.1 相关系数与相关函数 |
| 4.2.2 排列熵 |
| 4.2.3 互信息 |
| 4.3 FBG外腔VCSEL混沌输出的延时特征理论分析 |
| 4.3.1 速率方程模型 |
| 4.3.2 仿真结果分析 |
| 4.4 FBG外腔VCSEL混沌输出延时特征实验研究 |
| 4.4.1 实验装置 |
| 4.4.2 实验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 FBG外腔WRC-FPLD产生中心波长可调谐的宽带混沌信号 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验装置 |
| 5.3 实验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 研究总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间工作情况 |
（8）超大容量光纤传输实验与OFDM关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究意义 |
| 1.2 光纤通信技术的兴起 |
| 1.3 100-Gb/s直接检测的研究背景及现状 |
| 1.4 大容量高谱效率相干光通信的研究背景及现状 |
| 1.5 AOWC的研究背景及现状 |
| 1.6 论文的主要工作和结构安排 |
| 2 超大容量光纤传输系统设计与关键技术研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 发射端设计 |
| 2.3 接收端设计 |
| 2.4 光调制器在超大容量光纤传输系统中的应用研究 |
| 2.5 本章小节及主要创新点 |
| 3 基于OFDM的超大容量光纤传输系统若干关键问题研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 OFDM技术的基本原理 |
| 3.3 DDO和CO-OFDM的系统模型 |
| 3.4 OFDM系统存在的问题及解决方法研究 |
| 3.5 本章小节及主要创新点 |
| 4 100-Gb/s DDO-OFDM光纤传输实验系统研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 载波辅助DDO-OFDM原理 |
| 4.3 载波独立保护间隔共享100-Gb/s DDO-OFDM实验研究 |
| 4.4 载波共享保护间隔共享100-Gb/s DDO-OFDM实验研究 |
| 4.5 改进型载波共享保护间隔共享100-Gb/s DDO-OFDM实验研究 |
| 4.6 本章小节及主要创新点 |
| 5 超大容量CO-OFDM光纤传输实验系统研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相干光通信若干技术原理分析 |
| 5.3 基于传统OFDM大容量长距离光纤传输实验论证 |
| 5.4 基于OFDM/OQAM大容量高谱效率光纤传输实验论证 |
| 5.5 本章小节及主要创新点 |
| 6 超大容量光网络中可变带宽AOWC技术研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于OFDM调制的T比特级可重构光网络研究 |
| 6.3 基于硅基光波导的高阶OFDM信号的AOWC研究 |
| 6.4 偏振不敏感泵浦相位噪声消除的高阶PDM-OFDM信号AOWC实验研究 |
| 6.5 本章小节及主要创新点 |
| 7 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 攻读博士学位期间参与项目 |
| 附录3 论文中英文缩写简表 |
（9）基于动态强色散管理的保密光通信系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 动态色散调谐技术的研究状况 |
| 1.2.1 啁啾光纤光栅 |
| 1.2.2 虚像相位阵列（VIPA） |
| 1.2.3 平面光波导（planar lightwave circuits,PLC） |
| 1.2.4 阵列波导光栅（AWG） |
| 1.3 保密光通信系统研究现状 |
| 1.4 基于色散管理的保密光通信技术 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 保密光通信系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光脉冲的传输基本理论 |
| 2.3 色散管理 |
| 2.4 保密通信 |
| 2.5 加密控制 |
| 2.6 密钥控制 |
| 2.7 信号解密 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 保密光通信系统方案分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 色散补偿光纤调谐技术 |
| 3.2.1 原理 |
| 3.2.2 色散补偿光纤方案 |
| 3.3 光纤光栅 |
| 3.3.1 理论部分 |
| 3.3.2 方案一 |
| 3.3.3 方案二 |
| 3.4 虚像相位阵列 |
| 3.4.1 虚像相位阵列原理分析 |
| 3.4.2 虚像相位阵列加解密方案 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 保密光通信方案在传输系统中的应用和优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光传输链路系统性能分析 |
| 4.2.1 仿真模型建立 |
| 4.2.2 色散容限仿真实验 |
| 4.2.3 抗 PMD 性能仿真 |
| 4.2.4 EDFA 中的噪声性能仿真分析 |
| 4.2.5 抗非线性效应仿真分析 |
| 4.2.6 色散管理方案分析 |
| 4.3 色散补偿光纤+动态光开关 |
| 4.3.1 动态调谐量 |
| 4.4 啁啾光纤光栅+光开关 |
| 4.4.1 啁啾光纤光栅在传输链路中的性能分析 |
| 4.4.2 动态色散调谐模块在传输链路中的性能分析 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者在读期间科研成果简介 |
| 致谢 |
（10）全光纤型梳状滤波器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 全光纤型梳状滤波器的研究现状 |
| 1.3 论文的主要工作及安排 |
| 2 光纤光栅及高双折射光纤 Sagnac 环的基本理论 |
| 2.1 光纤光栅的基本理论 |
| 2.2 高双折射光纤 Sagnac 环的基本理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 基于频域 Talbot 效应的全占空比采样光纤光栅研究 |
| 3.1 基于频域 Talbot 效应的全占空比采样光纤光栅的基本结构 |
| 3.2 模拟与讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 高双折射光纤 Sagnac 环研究 |
| 4.1 单级高双折射光纤 Sagnac 环的研究 |
| 4.2 高双折射光纤 Lyot-Sagnac 环的研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 1 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
四、Single-period Multi-Phase-Shifted Fiber Bragg Grating as Dispersion Compensator（论文参考文献）
- [1]基于SOI体系的刻蚀—填充型DBR波导光栅滤波研究[D]. 朱莉辉. 南京邮电大学, 2021
- [2]外部扰动下弱谐振腔法布里—珀罗激光器混沌动力学特性及其在安全通信中应用研究[D]. 胡春霞. 西南大学, 2021(01)
- [3]飞秒激光光学频率梳的精密相位控制与相干脉冲合成的研究[D]. 田昊晨. 天津大学, 2020(01)
- [4]物理形变类长周期光纤光栅的制作及应用研究[D]. 孔旭东. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2019(05)
- [5]两种不同类型的光纤Bragg光栅构成的新型F-P干涉腔的特性研究[D]. 孟瑜. 吉林大学, 2018(12)
- [6]高斯切趾型光纤布拉格光栅反馈下半导体激光器的混沌输出特性研究[D]. 起俊丰. 西南大学, 2018(01)
- [7]光纤布拉格光栅外腔半导体激光器的非线性动力学特性研究[D]. 钟祝强. 西南大学, 2017(10)
- [8]超大容量光纤传输实验与OFDM关键技术研究[D]. 李超. 华中科技大学, 2015(07)
- [9]基于动态强色散管理的保密光通信系统[D]. 白秋剑. 成都信息工程学院, 2013(02)
- [10]全光纤型梳状滤波器研究[D]. 邓梁. 华中科技大学, 2013(06)