基于超快光学技术的实时测量系统研究

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致谢

1 绪论

1.1 引言

1.2 超快光学技术简介

1.2.1 色散傅里叶变换在实时测量中的优势

1.2.2 光学时间拉伸技术在测量高速信号中的优势

1.3 基于超快光学技术的实时测量系统及研究进展

1.3.1 超快实时成像系统

1.3.2 实时光谱测量系统

1.3.3 实时传感系统

1.4 本论文的结构安排

2 超快光学技术理论与涉及的关键器件

2.1 色散傅里叶变换原理

2.1.1 色散傅里叶变换的实现条件

2.1.2 色散傅里叶变换的数学表达

2.2 光学时间拉伸技术原理

2.2.1 光学时间拉伸系统中的映射关系

2.2.2 光学时间拉伸过程的数学表达

2.2.3 光学时间拉伸系统中的非线性效应

2.3 超快光学技术中涉及的关键器件

2.3.1 用于产生超快激光的脉冲光源

2.3.2 马赫-曾德尔调制器

2.3.3 模数转换器以及光子时间拉伸模数转换器

2.4 本章小结

3 基于光学时间拉伸技术的实时器件表征

3.1 引言

3.2 基于相位分集的实时器件表征原理

3.2.1 脉冲响应和频率响应

3.2.2 单电极双输出马赫-曾德尔调制器

3.3 基于光学时间拉伸原理的待测器件实时表征系统实验方案

3.3.1 系统结构

3.3.2 相位分集仿真

3.4 待测器件响应的数字信号处理

3.4.1 时间序列分割和帧对齐

3.4.2 包络修正与脉冲响应定位

3.4.3 Tikhonov正则化

3.5 实验结果与讨论

3.5.1 相位分集测试

3.5.2 电放大器频率响应测试

3.5.3 讨论

3.6 本章小结

4 基于差分光学时间拉伸技术的瞬时频率测量

4.1 引言

4.2 差分光学时间拉伸技术实现原理

4.2.1 双输出推挽式马赫-曾德尔调制器

4.2.2 差分光电探测

4.3 瞬时频率测量系统结构

4.4 实验结果与讨论

4.4.1 单音信号测量

4.4.2 双音信号测量

4.4.3 讨论

4.5 本章小结

5 基于频谱整形和频时映射原理的实时应力传感系统

5.1 引言

5.2 频谱整形和频时映射原理

5.3 基于由PM-PCF构成的Sagnac干涉仪和频时映射原理的实时应力解调系统

5.3.1 保偏光子晶体光纤

5.3.2 光纤Sagnac干涉仪原理

5.3.3 基于PM-PCF的Sagnac干涉仪原理与制作

5.3.4 基于PM-PCF的Sagnanc干涉仪用于实时应力解调的系统结构

5.3.5 实验结果与分析

5.4 基于单模-两模-单模光纤滤波器和频时映射原理的实时应力解调系统

5.4.1 少模光纤

5.4.2 光纤M-Z干涉仪原理

5.4.3 单模-两模-单模光纤滤波器原理与制作

5.4.4 基于自制单模-两模-单模光纤滤波器的实时应力解调系统结构

5.4.5 实验结果与分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 本论文的研究内容与成果

6.2 下一步拟进行的工作

参考文献

附录 A

作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果

独创性声明

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