光纤光栅法布里-珀罗腔的单模特性研究

分析了基于方向耦合器的光纤光栅法布里－珀罗腔的单模输出条件;在此条件下讨论了谐振腔的完全单模输出特性,并分析了其调谐特性。     

用可调谐法布里-珀罗腔测量光纤光栅波长

提出了一种利用压电陶瓷构成的可调谐法布里 -珀罗腔测量光纤光栅反射波长的方案 ,该方案可以直接将波长转换为电信号。阐述了该方案的基本原理 ,并讨论了在设计法布里 -珀罗腔时应考虑的几个问题。     

注入锁定法布里-珀罗激光器的单模工作特性

使用分布式反馈(DFB)激光器对法布里-珀罗(F-P)激光器进行单模注入锁定.通过改变F-P激光器的偏置电流,DFB激光器的输出功率以及两激光器间的波长失谐量,对注入锁定F-P激光器的光谱特性、功率特性以及频率响应特性进行实验分析.找出影响注入锁定F-P激光器稳定性的因素,并测量注入锁定F-P激光器的稳定锁定区;通过优化注人条件实现F-P激光器的高边模抑制比(SMSR)输出,最高可达55 dB;通过与自由运转F-P激光器比较,发现注入锁定可以明显抑制半导体激光器在高频调制下光谱的展宽.注入锁定后F-P激光器的3 dB调制带宽接近14 GHz.实验结果表明,通过合理设计光注入条件,注入锁定技术可以明显改善F-P激光器的光谱特性以及高频响应特性,并在高速光纤通信领域中得到广泛应用.     

脉冲光入射时法布里-珀罗腔的透射特性

本文从理论与实验两方面讨论脉冲激光入射时法布里-珀罗（FP）腔的透射特性。结果表明：FP腔的输出波形分三个明显阶段：建立阶段、稳定阶段及衰荡阶段。建立阶段表示激光注入、稳定阶段表示腔内信号达到最大值、衰荡阶段则表示外部激光注入停止。衰荡阶段的衰荡时间与腔的振幅衰减系数有关。     

白光干涉光纤法布里-珀罗腔的拟合求解

采用Levenberg-Marquardt算法(LMA)对光纤法布里-珀罗(F-P)腔的白光干涉光谱进行拟合;通过对光源光谱的高斯拟合处理和对LMA拟合参数范围的限定,提高了其对光源波动的抗干扰能力和腔长解调的分辨率;通过研究不同质量、数量的采样数据对解调算法的影响,比较LMA相对于相关法的效率优势;最后通过实验得到了装置综合标准偏差(1nm)和光源功率波动下的LMA算法的标准偏差(0.2nm)。     

基于共焦法布里-珀罗腔的无调制激光频率锁定

将激光器锁定到合适的参考频率上,可以有效改善激光器的频率稳定性。对于共焦法布里-珀罗(CFP)腔,沿腔轴的光路与同腔轴有一小夹角的光路对应的光程不同,因此二者对应的腔共振透射峰的频率之间会发生相对频移。这一特性可用来产生以共焦法布里-珀罗腔作为频率标准稳定激光频率的类色散型鉴频曲线,而不需要对激光频率或者共焦法布里-珀罗腔长进行调制扰动,也无需采用相敏探测。实验中实现了自制的852 nm光栅反馈半导体激光器相对于共焦法布里-珀罗腔的无调制频率锁定,由闭环锁定后的误差信号分析,30 s内典型的频率起伏小于340 kHz,较相同时间段内激光器自由运转时的频率起伏(约10 MHz)有了显著的改善。还通过调节入射到共焦法布里-珀罗腔两光束之间的夹角来改变频移量,对不同频率间隔下的类色散型鉴频曲线的斜率以及对激光器锁频后的频率稳定性作了比较。     

液晶法布里—珀罗调谐滤光片的研究

未来的光波分复用、频分复用系统将极大提高光纤传输系统的速度及容量,滤光片作为其中的关键部件,日益成为各国研究的热点.本文对利用液晶的电控双折射特性制成的以液晶为内腔物质的液晶法布里-珀罗调谐滤光片进行改进,在原来法布里-珀罗腔的两侧各加一偏振镜,使两个偏振镜的起偏方向平行,并且偏振方向都与液晶分子长轴的方向成45°角,这样入射光经多光束干涉后再经偏光干涉,可推出其透射光强为I=I0csin2(δj/2),其中δj=2π(n|-n⊥)d/λj,c为多光束干涉因子,这样改进后的液晶法布里-珀罗调谐滤光片便克服了原有调谐滤光片两套光谱难以区分的缺点.对改进后的以向列型液晶为腔内介质的法布里-珀罗调谐滤光片进行测试,得出在电压为1.6 V,频率为1 kHz的交流电压下,中心波长为1550 nm时,其半高全宽可达2 nm,自由波谱范围为7 nm,精细度为3.5.进一步的实验验证改进后的调谐滤光片随电压的变化(0～7 V)其调谐范围可达70 nm.(PD10)     

基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线设计

为满足未来无线通信的高带宽与圆极化通信的需要,提出了一种基于法布里-珀罗腔的圆极化太赫兹天线。该天线采用准光学的波导馈电模式,对圆波导45°切槽实现天线的线-圆极化转换,采用电介质材料的部分反射面来提高天线的增益。仿真分析表明,该天线在228GHz处获得最大增益为14.4dBic,阻抗带宽(S₁₁＜-10dB)为40GHz,3dB增益带宽和轴比带宽分别为18与27GHz,三者重叠带宽为18GHz。该天线具有良好的方向性、高带宽以及在整个工作频带实现圆极化等优点,在太赫兹/毫米波无线通信中有一定的参考性与实用性。     

光纤法布里-珀罗传感器曲线拟合解调的新方法

在宽带光源条件下对光纤法布里-珀罗传感器的曲线拟合解调方法进行了详细的理论分析,提出了一种新的曲线拟合方法,并通过仿真的办法给出了算法的具体实现.仿真结果表明,该方法满足了光纤法布里-珀罗传感器腔长的绝对测量以及精度高、计算时间短的要求.     

法布里-珀罗腔型弱磁增敏气室结构

提高小型化无自旋交换原子磁力仪的灵敏度是目前弱磁探测研究的难点问题,为解决这个难题提出一种基于法布里-珀罗腔的增敏气室结构。通过法布里-珀罗腔谐振原理和激光传输矩阵,在理论分析与数值计算方面对出射激光的光旋角倍增效果进行了研究。理论和仿真结果表明,随着激光在腔内往返传输次数的增加,倍增因子在初始阶段近线性增长然后缓慢趋于一个最大值,该最大值在理想状态下为16且由腔的结构参数决定。另外,碱金属原子自旋碰撞导致的吸收和腔体失谐会以不同的方式降低倍增因子,仿真结果表明:当失谐量为π/32时,倍增因子减少幅度接近50%。提出的这种腔增强型气室结构易于集成,为提高原子磁力仪的灵敏度和深入理解碱金属气室内的自旋碰撞提供了新的思路。     

光纤Bragg光栅F-P腔长测量的理论与实验研究

通过对FBG和光纤Bragg光栅F-P腔(FBG-FP)的光语特性分析,得出了低反射率的FBGFP腔反射谱的双光束千涉近似表达式.在此基础上,讨论了拟合法、周期法和傅里叶变换3种FBGFP腔长测量方法.最后,对实测光纤FBGFP腔的反射谱进行了分析,3种方法得到了相互验证,腔长测量精度达0.1mm量级.     

基于一维非线性光子晶体的光学二极管的优化设计

基于F-P腔理论研究了不对称非线性缺陷光子晶体的光学二极管效应。要有效提高光学二极管的正反向透射比,同时又要保证正向透射率不太低,应增大入射光频率的预置量,适当提高缺陷两侧结构的不对称性,并使入射光强在相应变化范围内靠近低值。数值模拟结果支持了该理论的分析。     

用于强度解调型非本征法布里-珀罗腔光纤传感器的光电转换卡

利用双光路加参考臂的方法设计了运用于强度解调型非本征法布里-珀罗腔光纤传感器的新型光电转换卡,以有效地抑制或消除光源和光路中其他有源及无源器件的不稳定性对传感器精度和稳定性的负面影响。在26℃28℃的环境温度条件下,设计的光电转换卡短期不稳定性不大于0.0702%,测量精度好于0.1%。     

非线性微腔的光学双稳态

基于F-P腔理论,通过引入有效折射率概念,研究了非线性微腔的光学双稳态,给出了相应的解析表达式。理论曲线与其它文献的数值模拟结果相吻合。研究表明,系统要产生双稳态现象,必须对入射光预置一定的偏移量。若介质是聚焦型Kerr介质,入射光波必须红移;反之则蓝移。临界的偏移量是腔共振模线宽的0.866倍。     

掺杂非线性吸收介质的光子晶体的双稳态特性

从光子晶体的传输矩阵理论出发，推导了掺杂饱和吸收非线性介质的光子晶体的缺陷模的透射率，以及缺陷层中局域光的增强因子。计算表明，基于非线性介质透过率的感应变化和透过率的正反馈作用，掺杂非线性吸收介质的一维光子晶体具有双稳态特性；实现双稳态所需的入射光强阈值决定于光子晶体的折射率参数、掺杂介质的饱和吸收光强，并随光子晶体的周期数N的增大而指数减小。     

有机染料掺杂薄膜的光谱和双稳特性研究

制备了有机染料Eosin掺杂PVA聚合物薄膜,并实验研究了它的光谱特性和非线性光学特性,从理论上分析了这种掺杂薄膜的双稳产生机理。用Ar~+激光514.5nm线、实验测得其开关阈值功率约40mW,开关时间约200μs。     

基于光纤光栅F-P腔的一种新颖传感系统的理论研究

在对光纤光栅F-P腔的反射光谱特性进行理论分析的基础上,提出了一种基于弱反射率、长腔长光纤光栅F-P腔的新颖的传感系统,分析了两种适用于该系统的有效解调方法。讨论了系统参数对传感器性能的影响和系统的优化设计原则。理论研究表明,这种新颖的传感系统可实现温度的精确测量,具有很高的可靠性。     

基于全介质薄膜法布里珀罗滤光片的1550 nm可调谐外腔半导体激光器

提出并实现了一台基于单腔全介质薄膜法布里珀罗滤光片的1550 nm可调谐外腔半导体激光器。介绍了其内部的光学元件及其工作原理,随后对该半导体激光器的纵模输出特性进行了理论分析,搭建了该可调谐外腔半导体激光器。在不同的实验条件下,对该可调谐外腔半导体激光器在调谐过程中的输出波长、线宽及功率进行了实时同步测量。由所测数据总结出最佳实验条件,并得到了此条件下可调谐外腔半导体激光器的各相关参数。该可调谐外腔半导体激光器有一个线性的无跳模波长调谐区域(1547.203~1552.426)nm,一个稳定的输出光功率范围(40~50)μW,以及一个稳定的输出单纵模分布、线宽范围(100~150)MHz。该可调谐外腔半导体激光器可用于环境监测、原子与分子激光频谱研究、精确测量等领域。     

非线性周期结构介质的光学双稳态和光限

本文借助Ｆ－Ｐ腔理论，推导出非线性周期结构介质中的入射光强与透射光强的解析表达式，分析了讨论了它的限光，双稳和非稳等特性，并指出液晶材料作出非线性介质的新的应用前景。