超短光脉冲测量系统的设计

摘要

超短光脉冲有着非常重要的应用前景，因此它的发展相当迅速，皮秒量级的激光器已经很普遍，目前阿秒量级的激光器也已商业化。对于输出超短光脉冲的激光器来说，其脉宽是一项重要的指标。许多测量系统都对激光器的脉宽有着非常严格的要求，如在激光测距、泵浦-探测和全光采样等测量系统中，激光器的脉宽对整个系统的性能起着决定性作用。因此，对于这类激光器的脉宽进行测量是一项非常重要并且有意义的工作。
　　本文概述了超短光脉冲的基本理论、产生技术和测量方法，同时讨论了采样原理和光外差法，并对超短光脉冲在光纤中的传输进行了理论推导，然后对测量原理加以仿真分析。在此基础上，基于延时自外差法的光链路，利用干涉自相关法和顺序等效采样，设计了全光纤超短光脉冲测量系统，实现对皮秒光纤激光器输出的高重频超短光脉冲的脉宽测量。该系统利用光电探测器配合可调光延迟线进行超短光脉冲的脉宽测量，以示波器作为数据采集设备，通过拟合干涉自相关强度和延时时间的曲线获得待测光脉冲的脉宽信息。
　　实验结果表明，此系统的工作波长为1550nm，重复频率为8～10GHz，测量范围为1.3～10ps，最大相对误差为23％，分辨率为0.01ps，符合设计指标。其结构简单，操作容易且测量范围广，因此具有良好的工程应用价值。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 超短光脉冲测量的国内外研究现状

1．3 设计指标

1．4 论文组织结构

第二章 超短光脉冲的产生和测量

2．1 基本理论

2．2 产生技术

2．2．1 调Q技术

2．2．2 锁模技术

2．3 测量方法

2．3．1 自相关法

2．3．2 FROG法

2．3．3 SPIDER法

2．4 本章小结

第三章 皮秒光脉冲脉宽测量系统

3．1 测量理论

3．1．1 采样原理

3．1．2 光外差法

3．1．3 超短光脉冲在光纤中的传输

3．2 仿真分析

3．2．1 光拍频

3．3 系统设计

3．3．1 光纤

3．3．2 光纤连接器

3．3．3 光纤耦合器

3．3．4 可调光衰减器

3．3．5 移频器

3．3．6 可调光延迟线

3．3．7 光电探测器

3．4 实际系统

3．5 本章小结

第四章 基于延时自外差法光链路脉宽测量系统实验

4．1 实验结果

4．2 误差分析

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

附录

作者简介