基于光纤光栅快慢光的四波混频及时间隐身的研究

摘要

快慢光现象自从被发现以来就受到了人们的普遍关注，因其在光存储、光缓存等高科技领域的核心技术地位，近十几年来一直占据着科研领域的焦点位置。围绕着快慢光的色散本质，一系列实现快慢光的方法推陈出新，技术革新十分迅速。随着光纤光学技术的成熟，光纤作为强色散介质被广泛用于产生快慢光，低廉的成本、更小的体积让科研人员对光纤快慢光产生了浓厚的兴趣。
　　近几年人们对于光纤快慢光的研究已日臻成熟，人们将眼光越来越多的瞄准于快慢光的应用，而在波导中的结构快慢光因其能控制光波功率密度使非线性效应得到增强或抑制而格外得到关注。本文所述工作主要研究了结构快慢光中的一类—基于光纤布拉格光栅的快慢光对光纤中的四波混频的影响，从理论上用耦合波方程结合相位匹配条件的方法模拟实验结果，并用简单易行的实验方案进行仿真验证。仿真结果得到了短波长闲频光7.14dB、长波长闲频光12.32dB的功率改变，实验结果也不仅验证了快慢光对于四波混频效率的可操控性，更是第一次通过实验的方法在光子禁带中实现了与光传播有关的非线性效应。因为四波混频作为通讯串扰在光通信中是有害的需要得到抑制，而在波长转换及波分复用系统中却有着重要应用需要得到增强，故本文主要研究的对于四波混频效率的控制有着非常重大的意义。
　　本文的第二部分内容介绍了将快慢光与四波混频技术相结合并应用于时间隐身系统的工作。时间隐身是一个近年才被提出的新概念，涉及到色散补偿、四波混频、锁模激光器等多项技术，理论和实验难度都较大。本文提出的方案中，运用仿真结合实验的方法，从脉冲产生、脉冲展宽、双脉冲劈裂到四波混频及时间间隔打开的每一个过程进行细微的电磁波操控，分别实现了小间隔480ps、大间隔1.3ns的时间间隙，时间间隙的大小作为系统的重要参数比已有的文献报道提高两个数量级，可为真实信号提供隐身的可能。在数值模拟中成功验证了信噪比3dB以上的脉冲信号隐身，为包括保密通讯在内的众多领域的应用提供了可能。

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第一章 绪论

1.1光速的定义

1.2光纤中的非线性效应

1.3时间隐身

1.4本章小结

第二章 光纤中的快慢光

2.1材料快慢光及实现方法

2.2结构快慢光及实现方法

2.3材料快慢光与结构快慢光的异同

2.4快慢光的应用

2.5快慢光与本文研究的关系

2.6本章小结

第三章 光纤中的四波混频

3.1相位匹配条件

3.2快慢光在相位匹配中的应用

3.3四波混频的应用

3.4本章小结

第四章 基于光纤光栅快慢光的四波混频

4.1实验背景

4.2实验结构及原理介绍

4.3实验结果及分析

4.4实验小结

4.5本章小结

第五章 基于光纤中快慢光的时间隐身

5.1实验背景

5.2实验方案及原理介绍

5.3仿真结果分析

5.4实验展望

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1课题总结

6.2课题展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文