光学频率梳的生成及应用技术研究

摘要

作为交叉学科的微波光子既发挥了光纤通信的带宽优势，又融合了微波无线通信的灵活性，具有巨大的发展潜力，微波信号和光信号的相互影响是其重点关注的内容。多载波光通信将多载波技术应用于光通信领域，在降低系统成本和复杂度，提高系统稳定性方面发挥着巨大的作用。作为这两个领域的关键技术之一，光学频率梳成为目前研究的热点，具有重要的应用价值：光学频率梳作为多载波光源，降低了的激光器数量要求，提高了多载波光源的稳定性，对多载波光通信意义重大；基于光学频率梳的全光下变频，将滤波后的光载波和相邻信道的信号直接拍频得到中频信号，使系统简化，降低了带宽要求，避免了电混频造成的非线性损耗；用光学频率梳产生可在时域紧密排列的奈奎斯特脉冲，在减小码间串扰、提高光纤传输速度等方面有着极大的研究价值。如何生成高质量的光学频率梳一直是该领域的难点所在。本文着重研究了基于电光调制器的光学频率梳生成技术。
　　本文首先分析了电光调制器的基本工作原理，讨论了几种常用的电光调制器，包括强度调制器、相位调制器、偏振调制器和双平行马赫-曾德尔调制器等。然后提出了两个基于电光调制器生成光学频率梳的方案。第一个方案是将两个强度调制器级联，并通过调整调制器驱动电极上的电压，得到线数为3、5、9、15和25的高质量可调光学频率梳，并通过理论分析、仿真和实验证明了该方案的正确性和可调性，指出了调制指数、直流偏置电压和初始相位等参数对光学频率梳性能的影响。第二方案是基于Sagnac环和单个强度调制器的双向运用来生成光学频率梳，光波在Sagnac环入口分成两路光波，分别沿顺时针和逆时针方向在Sagnac环中传播，一路经过强度调制器调制，另一路不经过调制，耦合后通过起偏器调整光波偏振态，得到5线平坦光学频率梳，并分析了偏振控制对光梳性能的影响。

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第一章 绪论

1.1微波光子学

1.2多载波光通信

1.3课题的研究背景及意义

1.4论文结构安排

第二章 相关器件理论知识简介

2.1 MZ调制器的电光效应

2.2几种常用的调制器

2.3本章小结

第三章 基于强度调制器的可调光学频率梳生成方案研究

3.1基于电光调制器的光学频率梳研究简介

3.2基于级联强度调制器的可调光学频率梳方案

3.3本章小结

第四章 基于Sagnac环的光学频率梳生成方案研究

4.1 Sagnac环原理及应用

4.2基于光纤Sagnac环的光学频率梳生成方案

4.3本章小结

第五章 总结展望

参考文献

致谢

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