周广[1]2000年在《新型全光纤声光调制器件的理论和实验研究》文中研究说明各类光纤的广泛应用使全光纤系统日益受到重视，也为全光纤调制器件带来了研究和开发的意义。基于日趋完善的声光互作用理论，各种全光纤声光器件也被不断地研制开发出来。本文一方面阐述了全光纤声光调制器件的理论基础，其中主要包括：光在光纤中的传播、声波波动的简化理论和光纤中的声光相互作用等理论。另一方面，针对两种具体的全光纤声光调制器件的研制过程、制作工艺和检测实验数据进行了陈述和分析。这两种全光纤声光调制器件是全光纤声表面波器件和全光纤反射型体波器件。可以预见，随着光纤中的声光互作用理论和器件加工工艺的进一步完善，全光纤声光调制器件将在诸多领域中获得重大的应用。
刘国祥[2]2002年在《熔锥型全光纤声光器件的研究》文中认为熔锥型全光纤声光器件是声光学领域中近期发展起来的一个具有探索意义的研究方向，本文就全光纤声光器件的理论、工艺和实验进行了研究。论文从理论上阐述了构成全光纤声光器件的基本物理要素，包括：光纤中声波的激励与传播、能够支持光能量相互转换的光纤熔锥及熔锥耦合器、声波与光波的相互作用机理，并探讨了设计声光频移器、开关、可变分束器、可调滤波器等器件所遵循的基本原则。对熔锥型全光纤声光器件所需的加工工艺进行了研究，并建立了实验系统，主要工作有：（1）对用来激励光纤中声波的换能器进行了合理的结构设计，分析了构成换能器的各种成分的特性，制作出既有较高的发射效率又具有较宽带宽的超声换能器。（2）针对所研究光纤熔锥和零耦合器的制作工艺要求远远高于一般耦合器的制作特点，对原有的熔融拉锥工艺进行了重新设计，包括火焰的火头的大小、扫描宽度、温度的控制和平移器的速度控制等，结合实验室现有的条件设计出适合于多种光纤熔锥器件的拉锥工艺系统，阐述了单根光纤熔锥、超长型对称耦合器和零耦合器的制作全过程。（3）建立了实验和测试系统。实验工作主要有包括两个方面：（一）是单根光纤熔锥、超长型对称耦合器和零耦合器的制作实验，获得的单根光纤熔锥的插入损耗可小于0.1dB，耦合腰直径可达到6(m；超长型对称耦合器和零耦合器的插入损耗均能做到0.2dB，耦合腰的直径可达到6(m，甚至更细；零耦合器的最大耦合比可达1:10000，无源串话40dB。（二）是上述器件中的声光效应实验，包括：（1）对单根光纤熔锥中的声光效应进行了实验研究，获得了可变衰减器、光开关和可调滤波的功能，并对结果进行了详细的分析和讨论。器件的插入损耗为0.2dB，当工作波长为1350nm，声波频率为1.36183MHz时，耦合效率达到了97.7%；作为光开关，消光比可达16.4dB；FWHM带宽近似为200nm，中心波长可调范围为500nm，所需的电驱动功率为13mW，实验过程中还发现，当声波频率为0.50028MHz时，在1110~1550nm波长范围内所对应光的基模均能完全耦合到次阶模，此时的消光比均大于40dB。（2）对一般光纤熔锥耦合器进行了声光调制实验，并对经声光调制后所表现各种现象进行了分析讨论。耦合器的插入损耗为0.15dB，<WP=9>当工作波长为1310nm，声波驱动频率为169kHz时，获得了73%的强度调制现象，示波器上输出的信号是两倍的声波频率（338kHz），电驱动功率为10mW；同一实验中还发现，在频率(=367kHz和(=521kHz在这两个频率处分别获得64%和61%的干涉强度调制，但它们的频率等于声波的频率。（3）在零耦合器上进行了声光效应实验，器件的插入损耗为0.2dB，最大耦合比为1:10000，实现了可调分束、开关、频移和可调滤波的功能，并且对实验结果进行了详细的讨论。当工作波长为1550nm，声波频率为0.96MHz时，耦合效率可达到98%，所需电驱动功率为13.8mW；作为光开关时，消光比为17dB；滤波波谱的FWHM带宽约100nm，且有较高的旁瓣和明显的不对称性，中心波长可调范围达到了400nm。论文对熔锥型全光纤声光器件进行了工艺和实验研究，并获得了较为理想的实验结果，并详细地分析和讨论了理论和实验中存在的问题，尤其是实验中的滤波特性不理想的原因，并提出了提高器件性能指标的改进措施，为进一步的研究工作奠定了工艺和实验基础。
王运河[3]2015年在《基于声光调制的倾斜光纤光栅的研制与特性分析》文中认为声光器件由于其体积小、损耗小、易于实现动态调制等优点,被广泛应用于光纤通信系统中。采用磁控溅射的方法,实验在倾斜的YAG晶体上蒸镀了基于ZnO薄膜压电特性的体声波超声换能器,并通过将体声波机械耦合进入光纤中,利用声光调制实现了倾斜的光纤光栅结构,在研究声光相互作用的基础上,分析了体声波倾斜光纤光栅的特性。通过对体声波在一般声学层的传输、在介质界面的入射以及晶体的弹性性质进行分析,为光纤中体声波的传输和倾斜光纤光栅结构的形成作铺垫。基于声光效应,研究了布拉格衍射效率以及声光耦合理论,对体声波换能器的结构设计提出要求。分析了基于声光调制的倾斜光纤光栅的结构,对倾斜角度和高阶模式对倾斜光纤光栅的模式耦合系数进行模拟分析,为体声波倾斜光纤光栅的倾斜角度的选择和测试提供理论指导。根据材料的压电特性,设计了夹心式结构的体声波超声换能器。采用磁控溅射的方式,在倾斜的YAG晶体上依次蒸镀了Ag底电极、ZnO压电层、Ag顶电极,并通过台阶仪检测了薄膜的生长质量。通过分析换能器的Mason等效电路模型,计算了换能器的最佳匹配阻抗,实验测试体声波换能器的谐频特性和双面结构的电声-声电转换特性,证实了基于Zn O的体声波换能器具有较好的电声转换特性。通过将去除涂敷层的光纤固定于YAG晶体的凹槽中,使体声波斜入射耦合进入光纤中,形成基于声光调制的倾斜光纤光栅。根据对倾斜光纤光栅的衍射与模式耦合理论,实验测试了不同倾角和不同超声功率下体声波倾斜光纤光栅的透射损耗并设计实验在光纤外探测接收了光纤逸出光信号。实验结果表明,应用基于声光调制的倾斜光纤光栅能够应用于光纤通信系统的选择性滤波和实时监测。
吕志国[4]2016年在《全固态及光纤超短脉冲激光放大研究》文中指出性能稳定可靠且重复频率为100 kHz-1 MHz的高平均功率高能量超短脉冲激光由于在激光精密微加工、临床医学、超快光谱和国防等方面的广泛应用,近年来倍受人们的重视。针对大量研究应用领域对高平均功率超快激光器的发展需求,本论文分别采用电光调制再生放大和多次单通放大相结合的技术以及声光调制的全光纤啁啾脉冲放大技术,系统开展了高重复频率、高脉冲能量全固态及光纤飞秒激光放大的研究,得到了重复频率百kHz、平均功率21W的皮秒激光放大输出和重复频率为1 MHz、单脉冲能量为10.5μJ的全光纤飞秒激光放大输出。此外针对上述激光系统对结构紧凑、成本低廉、操作简易以及体积小巧的飞秒种子源要求,进一步采用具有保偏特性的大模场棒状光子晶体增益光纤与全正色散非线性偏振旋转锁模技术相结合的方法,进行了环境稳定的高功率全正色散棒状光纤飞秒锁模激光振荡器的研发,对于推动百瓦飞秒激光放大的前端系统向着简易化方向发展,取得了具有重要意义的结果。论文的主要研究工作进展和取得的创新性成果有：1.以全固态皮秒锁模激光振荡器作为种子源和808 nin高功率二极管激光器作为泵浦源,开展了高平均功率全固态Nd:YVO4皮秒激光的放大研究。该系统由再生放大器和三级单通功率放大器组成。为了提高放大效率,设计了脉冲在腔内往返一周四次通过增益介质的新型再生放大腔结构,将脉冲宽度10 ps、中心波长1064nm、重复频率68 MHz的种子激光经过该再生腔进行脉冲选单和放大后,获得了重复频率为100 kHz、最高平均功率达2.6 W的激光输出。进一步经过三级单通功率放大器放大后,在该重复频率下最终得到了平均功率21 W、对应脉冲宽度为30 ps的结果,每一级的功率提取效率分别为31%、26%和36%。在水平和垂直方向测量得最终放大激光的输出M2光束质量因子分别是2.0和1.9。2.采用高掺杂Yb增益光纤,结合非线性偏振旋转锁模技术,实现了高信噪比且重频可调谐的全正色散飞秒谐波锁模光纤激光运转,并且给出了相应的理论解释。在22MHz的基波锁模情况下,通过微调偏振控制器和双折射滤波片,得到了最高88MHz的四次谐波锁模输出,相应的边模抑制比高达73 dB。经过腔外光栅对压缩后的脉冲宽度为624 fs。此外实验中还发现,在实现谐波锁模运转的过程中,调节波片和双折射滤光片的状态,腔内往返一周脉冲的个数和其时间间隔是可控制的,即具有连续的可调节性。以上现象对进一步理解和探索全正色散耗散孤子锁模内在机制具有重要意义。在此基础上,进而开展了低重复频率高能量全正色散锁模激光器的研究,在1.7MHz重复频率下,首次采用双折射滤波片作为光谱调制器件,实现了同步的三波长锁模运转,而且获得了在全正色散多波长锁模激光器中的最高输出功率和最宽调谐范围,并基于四波混频的理论对同步三波长锁模机制进行了解释。3.采用纤芯直径为85μm且具有保偏特性的棒状光子晶体光纤作为增益介质,在国内首次实现了环境稳定的高功率棒状光纤锁模激光器,得到了平均功率16 W、脉宽182fs、重复频率58 MHz的输出结果。进一步,基于改进的振荡腔结构同时结合976 nm窄线宽100 W多模二极管激光泵浦,获得了功率31 W、脉宽124fs、重复频率57.93MHz和长期功率稳定性优于0.3%的高功率环境稳定的棒状光纤锁模激光器。此外采用自主研发的30 MHz飞秒激光振荡器作为种子源,将其先经过第一级单模光纤放大到321 mW后,通过光栅对引入负色散对脉冲展宽又经由第一级纤芯直径为85 μm的棒状光纤进行功率放大,实现了平均功率32.6 W、脉宽6.5 ps的激光脉冲序列输出。随后再经偏振相关的隔离器及第二级光子晶体光纤放大后,获得了53.4W的平均功率激光输出。4.开展了啁啾脉冲放大飞秒光纤激光产生高能量飞秒脉冲的研究。利用自主研发的色散管理Yb光纤飞秒激光振荡器作为种子源,结合单模光纤时域色散展宽脉冲宽度和声光调制器进行重复频率控制以及后续的光纤放大,实现了重复频率为1 MHz、最高输出单脉冲能量为10.5μJ的全光纤飞秒激光放大器,相应的压缩脉宽为804fs。实验中发现在6.75μJ能量输出时,相应的压缩脉宽为424 fs。这种高能量的全光纤飞秒激光放大器在超快激光加工、成像、眼科医学和高次谐波等研究领域中有广阔的应用前景。
李彦超[5]2007年在《1.55μm声光移频器特性的研究》文中认为激光相干测风雷达是目前大气风场测量的主要手段之一,以其高信噪比和接收带宽短等优点受到各国科学家的重视,激光测风雷达对于数值天气预报、大气动力学研究、航空安全预警和国防应用都有重要的意义和良好的应用前景。本文根据相干激光测风雷达系统中微弱信号检测的需要,针对激光相干测风雷达系统中声光移频器技术问题进行了研究,主要内容如下:(1)从声波和光波在介质中的耦合波方程出发,利用动量匹配和动量失配分析了介质中的声光互作用规律,得出了声光移频器在正常布拉格衍射条件下的声光偏转特性和声光调制特性。同时以声光移频器的主要指标为基础,对声光移频器的设计方法进行了分析,讨论了声光介质材料的选取、尺寸设计等问题,分析了声光移频器带宽和工作频带的选取问题。(2)对声光移频器的特性进行了仿真,并且得到了仿真的结果,为实验研究提供了理论依据。(3)本文采用超声跟踪技术对正常布拉格声光移频器的优化设计方法进行了理论分析,并对优化设计方法进行了仿真,结果表明超声跟踪技术可以解决器件的带宽和换能器长度(和衍射效率成正比)之间的矛盾,与非超声跟踪声光移频器相比,声光移频器的换能器长度提高了4.96倍,相对带宽提高了5.5倍。(4)对声光移频器进行了实验研究,得出了其声光偏转和声光调制特性曲线,同时测量了声光移频器的中心频率为102.8MHz、布拉格带宽为23.4MHz、布拉格角为17.4mrad及计算了声光移频器的最大衍射效率为22%。实验所得结果与理论基本吻合。
邓楠[6]2018年在《声光调制器驱动电源及音频解调技术研究》文中指出激光的出现为光通信技术及光测量技术开辟了新的纪元。几十年来,以激光为载体的光调制技术得到了广泛的研究。其中声光调制技术以其结构简单,调制效果佳等优点应用于自由空间光通信、激光大屏幕显示及激光外差干涉检测等技术。随着声光器件制造水平的发展,使得声光调制器的工作性能可满足各种声光技术的精度需求,促进了技术的发展。针对目前广泛使用的布拉格型声光调制器,提出线性电压补偿技术完成对声光调制器的驱动电源的调制,使得声光调制器能实现对一级衍射光光强的线性控制。本文在传统布拉格型声光调制器射频驱动电路的基础上,设计了一种数字驱动电源。数字驱动电源以FPGA中控,产生电压补偿信号对高频的载波信号进行幅度调制。通过对声光调制器工作曲线的统计实验,将衍射光强分为48级,经线性回归方程得到各级线性补偿电压值,线性补偿后的衍射光强随控制电压等级呈线性变化。此外,在实现输出数字调制电压的同时,数字驱动电源还兼具输出标准周期信号和模数转换的功能,使得数字驱动电源具有更广泛的应用价值。本文在激光外差干涉检测系统及语音通信系统中对数字驱动电源的工作性能做了测试,并为音频范围内的强度调制信号设计了光信号解调电路。实验结果表明,通过线性补偿后的衍射光强随驱动电压等级的线性相关系数达97.85%,相较补偿前提高了6.27%。在激光外差干涉系统中,经数字电压调制后的光路解调后的误差仅为1.3%,信噪比可达30.29dB;语音通信系统中,在数字驱动电源的作用下,声光调制器能很好的实现信号的线性调制,且音频解调电路工作性能良好,在2kHz的方波信号传输时,解调信号与原信号的线性相关系数为0.8831。在未来的研究中,需在此基础上进一步实现等级细化,使得数字驱动电源的线性更好以适应精度更高的技术要求。
钟娟娟[7]2005年在《用于声光波导相位调制的氧化锌薄膜和叉指换能器的理论和实验研究》文中研究表明“用于声光波导相位调制的氧化锌薄膜和叉指换能器的理论和实验研究”是国家自然科学基金资助项目“光电集成加速度地震检波器的理论与实验研究”的子课题。光电集成加速度地震检波器是一种崭新的传感器,是利用集成光学与半导体工艺技术,将波导偏振器、光波导、波导相位调制器、光电探测器以及信号处理电路都集成在同一基底上,达到真正的光电集成一体化。本课题创新性提出声光波导相位调制器,利用声光效应实现对该加速度传感器的相位调制,具有调制频带宽、能量密度高、体积小和易集成的特点,为集成光学的相位调制提供了一个新的思路。本文首先从光电集成加速度传感器的工作原理出发,推导了应力应变与加速度的关系,建立了光波的相位变化与加速度的关系;对于声表面波的激励以及传播方式进行了分析,讨论了声光调制及声光衍射原理,深入研究了声表面波对条波导的相位调制。对氧化锌薄膜和叉指换能器进行了优化设计,权衡薄膜厚度与声光频率、声光频率与转换损耗、声光频率与中心指长、叉指对数与薄膜面积之间的关系,获得了最优设计结果,氧化锌薄膜参数为5000×1000×3μm,叉指换能器参数为:叉指对数N=17、中心距l =27.19μm、声光频率f_0=48MHz、中心指长L_0=4.46mm。深入探讨了氧化锌薄膜、叉指换能器的制备工艺,进行了大量的实验研究,找出了最佳的工艺参数;完成了器件的测试研究:微观结构观察、膜厚精确测试、结晶状态测试、表面形貌测试。获得了优良的实验结果:所制备的氧化锌薄膜具有致密性好、表面平整、完全C轴取向的特点,是一个优良的单轴晶体薄膜;所制备的叉指换能器具有光滑、平整、形貌清晰等特点,因此可望获得传输损耗小、转换损耗低、性能优良的声表面波器件。
高晶[8]2013年在《声光调制器驱动源及其通信系统研究》文中进行了进一步梳理激光的出现有力的推动了声光学的发展，并使声光技术成为一门飞速发展的新技术。以声光效应为原理制成的声光调制器具有调制速度快、衍射效率高、消光比大、器件体积小等优点，在激光通信、激光测量及光纤传感器等领域应用广泛。声光调制系统的关键部分是驱动源，研究避免使用通用信号发生器做驱动源所带来的弊端，针对特定声光调制器设计与其匹配的驱动源，对声光调制系统的正常工作具有较大的实际意义。本文以PbMoO_4声光调制器为基础，介绍了声光调制技术的基本理论及PbMoO_4声光调制器的结构与参数，分析研究了驱动源电路的工作原理及设计指标，提出了驱动源电路的设计方案。在方案的基础上，设计制作了信号发生电路、中间放大电路、输出匹配网络和功率放大电路，并结合各部分电路制作了声光调制器驱动源，实验结果说明该驱动源达到了设计方案中提出的指标。结合设计制作的声光调制器驱动源和PbMoO_4声光调制器搭建声光调制语音通信实验装置，完成了声光调制语音通信等实验，并分析了相关的实验结果。
佚名[9]2010年在《光电子技术》文中研究说明O432010050230双光子光折变介质中屏蔽空间孤子的温度特性/张宇,侯春风,王飞,孙秀冬(哈尔滨工业大学物理系)//光学学报.―2010,30(3).―866～871.温度对具有双光子光折变效应的介质中屏蔽空间孤子的稳定性具有显著的影响。由屏蔽空间孤子演化方程得到的亮和暗屏蔽空间孤子解是温度相关的,在室温范围内,双光子光折变介质中屏蔽空间孤子光强和强度
杨宽[10]2012年在《脉冲光纤激光器声光调制器驱动电源的研制》文中认为随着激光技术的发展,脉冲光纤激光器由于其卓越的性能被越来越广泛的应用在中小功率激光加工领域,利用声光调制作用可以快速而有效地控制激光脉冲的重复频率、峰值功率,从而更大程度地满足了激光加工领域的特殊需要。声光调制器驱动电源是脉冲光纤激光器中的重要部分,如何提高与完善驱动电路的性能指标成为决定输出激光品质的一个重要因素。因此,进行声光调制器驱动电源的研究和设计,具有非常重要的应用价值和广阔的发展空间。本文对MOPA结构光纤激光器声光调制技术进行了研究,根据光纤型声光调制器的参数特点和技术要求,提出了低功耗、输出功率稳定可调的声光调制器驱动电源方案。它通过2ASK调制来控制射频功率的输出,进而控制声光调制器开关的时间和重复频率;采用A类和C类混合式两级功率放大电路,成功解决了输出波形非线性失真和功率级放大电路输出效率低的问题。在电源调试过程中,功率放大级MOS管出现发热量过大问题,这是项目难点,本文分析了发热原因,并且经过调试,给出了合理的解决方法。实验测试结果:课题研制的声光调制器驱动电源具有2W的射频功率输出、20k Hz~200k Hz的重复频率、10ns(1个射频驱动振荡周期)内的声光调制器开关响应时间的优良性能;在此驱动电源提供激励的条件下,F-QSG100-1型光纤型声光调制器的衍射效率可达87.22%;上述光纤型声光调制器系统加入MOPA结构光纤激光器中,当调制信号频率为20k Hz、脉冲宽度为400ns时,输出激光脉冲宽度为100ns。实验测试结果表明,课题研制的脉冲光纤激光器声光调制器驱动电源满足系统技术指标要求,不仅降低了驱动电源的开关响应时间,还大大提高了功率输出级的效率,为激光打标行业目前主导的MOPA结构光纤激光器提供了一个性能稳定的光纤型声光调制器驱动电源。
参考文献：
[1]. 新型全光纤声光调制器件的理论和实验研究[D]. 周广. 北京工业大学. 2000
[2]. 熔锥型全光纤声光器件的研究[D]. 刘国祥. 电子科技大学. 2002
[3]. 基于声光调制的倾斜光纤光栅的研制与特性分析[D]. 王运河. 华中科技大学. 2015
[4]. 全固态及光纤超短脉冲激光放大研究[D]. 吕志国. 西安电子科技大学. 2016
[5]. 1.55μm声光移频器特性的研究[D]. 李彦超. 哈尔滨工业大学. 2007
[6]. 声光调制器驱动电源及音频解调技术研究[D]. 邓楠. 中北大学. 2018
[7]. 用于声光波导相位调制的氧化锌薄膜和叉指换能器的理论和实验研究[D]. 钟娟娟. 天津大学. 2005
[8]. 声光调制器驱动源及其通信系统研究[D]. 高晶. 中北大学. 2013
[9]. 光电子技术[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2010
[10]. 脉冲光纤激光器声光调制器驱动电源的研制[D]. 杨宽. 北京信息科技大学. 2012
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