基于射频驱动单边带调制器的循环扫频光源研究

摘要

扫频光源输出的激光频率以特定的步长随时间快速变化，能够实现一定光谱范围内激光波长的扫描输出，在光纤传感、激光测量以及光学相干层析等领域中有着重要的应用。本文研究了利用射频电信号控制单边带（SSB）调制器实现激光光源腔外循环扫频输出。该方法在激光器腔外独立进行波长扫频，不影响激光腔的固有结构，便于激光器自身参数的升级和优化；波长扫频由射频电信号控制，可以有效避免机械扫频的限制，实现扫频步长和稳定性的提高；同时，采用光谱分段扫描法，能够同时获得高精度和高速率的扫频输出。本文的主要内容如下：
　　一、光源的腔外移频研究理论分析了SSB调制器对输入光信号的光谱调制过程，移频步长精确等于射频信号频率。实验分别获得了单波长信号10MHz-20GHz的移频结果和多波长信号20MHz-18GHz的整体移频结果。
　　二、单波长光源腔外循环扫频研究理论研究了基于SSB调制器的循环扫频过程，设计了单波长光源腔外循环扫频装置。分别对内调制和外调制两种脉冲光源进行了腔外循环扫频实验和数据分析。扫频步长为0.04nm时，实现了5.8nm范围内光谱平坦度为±1.5dB，扫频频率18.5kHz的扫频输出。分析了噪声对循环扫频输出的影响，提出并初步实验验证了利用未泵浦掺铒光纤作跟随式滤波器抑制自发辐射噪声的方法。
　　三、多波长光源腔外循环扫频研究设计构建了双波长光源腔外循环扫频实验装置。获得了1.6nm范围内0.08nm扫频步长时214kHz的双波长扫频输出，以及0.04nm扫频步长时122kHz的双波长扫频输出。设计了基于多波长光源的腔外循环扫频实验装置。初步将连续多波长光进行循环扫频，获得了23nm范围内57个波长的扫频输出，光谱平坦度小于±5dB。

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第一章 绪论

1.1 扫频光纤光源的应用

1.2 扫频光纤光源的主要参数

1.3 扫频光纤光源的发展现状

1.4 本论文的主要工作

第二章 基于SSB调制器的光移频研究

2.1 利用SSB调制器实现光波移频的原理

2.2 光外差法测量移频量的基本原理

2.3 利用SSB调制器实现单波长信号的移频

2.4 利用SSB调制器实现多波长信号的整体移频

2.5 本章小结

第三章 单波长光源的腔外循环扫频研究

3.1循环扫频腔的原理和设计

3.2 基于外调制脉冲光源的的循环扫频研究

3.3基于内调制脉冲光源的循环扫频研究

3.4 循环扫频光源的噪声分析和抑制

3.5 本章小结

第四章 多波长光源的腔外循环扫频研究

4.1 光谱分段扫描原理

4.2 基于并联DFB的双波长光源腔外循环扫频研究

4.3 基于多波长光源的腔外循环扫频实验研究

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢