一、Characteristics Measurement of AFLM-Grating Cavity WDM Fiber Laser(论文文献综述)
李苑[1](2021)在《多点式光纤激光超声换能与自适应FBG超声探测的研究》文中研究指明主动超声探测技术是一项应用于结构健康监测、无损检测、材料表征和医疗诊断等领域的强有力超声监测手段,其核心功能技术包括超声换能和超声探测这两大部分。与传统的电学手段相比,光纤超声换能/探测器具有体积小、重量轻、易集成、耐酸碱腐蚀、抗电磁扰动等优点。为了在大型建筑物、桥梁、飞行器等具体且复杂的应用场合实现健康监测,往往需要在结构体中嵌入大量具有抗环境扰动的主动超声探测点。同时,为了保证多点探测稳定、有效地进行,各超声换能源需要保证一致的信号强度并且换能点数可控。因此,如何在一根光纤链路中获得能量均衡的多点超声换能装置,以及如何获得具有多点、自适应的超声探测系统,成为我们亟待解决的技术问题。为了解决上述问题,本论文分别从光纤超声换能器和光纤超声探测器入手,采用理论结合实验的方法进行研究,主要研究内容如下:首先,针对现有的光纤多点超声换能技术中换能点均衡性不足,我们创新性地提出了分别利用花生锥结构以及单模-无芯-单模结构的光纤微加工技术实现多点能量可控的超声换能方案。在理论研究中,我们通过有限差分光束传播法构建物理模型,分析光纤微结构的模场分布情况,研究其具体的能量耦合机制以及能量提取效率的影响因素,为获得多点能量均衡的超声换能方案提供理论依据。此外,我们还分析了光纤中非线性效应对于超声换能的影响,研究如何控制具体参数保证超声换能的有效进行。在实验研究中,通过分别制备基于以上两种光纤微结构的级联超声换能单元,均实现了五点能量均衡的超声换能装置。通过合理设置光纤微结构的相关参数,实现能量均衡的多点超声换能源,为实际应用中有效控制超声换能点数提供了新方法。其次,为了能够解决单个掺铒光纤激光器的多点超声探测问题,我们分别从时分复用和波分复用两种角度出发进行多点式光纤激光器的研究。本文分别建立了基于强度相关损耗、腔损调制、偏振相关损耗、偏振烧孔效应机制的多波长掺铒光纤激光器理论模型。在此模型下分析了不同机制下波长建立的机理以及多波长实现的物理过程。分析了不同工作状态下谐振腔损、铒纤增益等因素对多波长输出特性的影响。通过对光纤布拉格光栅滤波特性的理论分析,分别提出一种利用光栅扫描式滤波和一种利用可调谐光滤波器的波长切换激光器。以上两种波长切换机制均是基于时分复用特性,有效避免了激光谐振腔的模式竞争现象,为多点切换超声探测的实现提供新思路。此外,根据多波长激光建立的条件,本文创新性地分别提出一种通过偏振相关损耗调制和一种利用偏振烧孔效应的多波长激光振荡实现新方法。基于波分复用的多波长激光谐振机制将有助于实现多点同时复用的超声探测。最后,我们分别对基于以上时分复用和波分复用的多波长机制下的超声探测进行了研究。首次运用波长相干增益的掺铒光纤激光器动态模型,研究激光谐振腔在不同的光栅匹配位置、不同空腔损耗下对连续超声波的瞬变响应;分别研究了基于偏振相关损耗和偏振烧孔效应机制下的多通道超声探测性能。基于以上理论分析,创新性地提出了基于可调谐光滤波器的自适应多通道切换超声探测以及基于偏振烧孔效应的自适应多通道复用超声探测。这两种方案均是在单个激光谐振腔完成,分别克服了>1400με和>2700με的静态背景应变扰动,且均耐受于20°C-50°C的温度变化。这为基于掺铒光纤激光器的超声探测技术中的多点复用提供了解决方案,同时抗环境扰动特性也保证了系统的稳定运行。综上,论文旨在通过解决多点式的超声换能/探测技术在能量均衡、多通道获取、抗环境扰动等方面的问题,为提升主动多点超声探测性能提供新思路和新方法。对未来全光纤主动超声监测系统高效稳定以及小型嵌入式的发展趋势具有良好的借鉴与指导意义。
陈恺[2](2021)在《基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究》文中指出随着航空航天技术的发展及现代光学系统性能的不断突破,对光学材料双折射的实时在线测量成为新的研究热点。光纤中具有丰富的双折射变化,其双折射测量对提高光纤系统的整体性能至关重要。激光频率分裂双折射测量技术可对多种双折射以及其他外部参数进行测量。传统的激光频率分裂双折射测量技术多基于氦氖激光器,对待测对象透射率有极高要求,限制了可测的样品范围;且难于与光纤等波导系统进行耦合。本论文针对基于光纤激光频率分裂的双折射测量开展工作:对多纵模光纤激光频率分裂机理进行了理论分析及仿真研究;对激光器中不同双折射类型进行了测量;设计构建了不同的系统,对其应用进行了进一步拓展。主要研究内容如下:1、研究了多纵模光纤激光器的频率分裂机理。通过对多纵模激光器纵模正交方向分裂的模式特征进行研究,得到了多纵模频率分裂的频差与相位差关系。结合双折射琼斯矩阵与激光自洽方程,推导了光纤腔双折射叠加模型,消除了无法对轴而产生的非线性误差。研究了多纵模激光器拍频展宽机理。通过模牵引理论,分析了腔内增益曲线对纵模频偏的影响,从而得到了频率分裂产生的拍频在均匀增宽的光纤激光腔中的展宽量,对多纵模激光器中的频率分裂现象用于多种测量产生的系统误差进行了估计。研究了高掺铒浓度的有源光纤中离子对淬灭现象,分析了由离子对淬灭引起的增益不稳定现象。通过仿真分别对不同淬灭浓度与不同淬灭位置的离子对淬灭现象对拍频产生的影响进行仿真,进而解释了丰富的拍频信号频域演化现象。2、实验研究了光纤激光频率分裂法测量插入器件双折射。设计并构建了一种基于1556 nm光纤激光器频率分裂效应的插入双折射及应力测量系统。研究了半外腔频率分裂光纤激光器的输出特征,分别在空腔和腔内加载应力的情况下对谐振腔内偏振模式拍频信号进行测量。实验结果表明在普通单模线型谐振腔中,存在固有应力双折射。该系统在测量时的灵敏度为22060 Pa/nm,线性度为99.44%。利用相同腔型结构的系统,对波片的厚度与其折射率进行了测量。通过拟合获得了待测波片样品的厚度与折射率,得到本征折射率测量误差为10-5。3、对抛磨光纤腔外调制等效双折射测量进行了研究。通过应力平衡模型分析了非对称光纤本征双折射的产生机理。从理论上分析了外界折射率对腔内双折射的非线性调制规律,并结合有限元分析对外调制等效双折射进行了仿真。设计并搭建了抛磨光纤腔外调制等效双折射与外部折射率测量系统。利用抛磨光纤外调制双折射的叠加模型对外调制等效双折射进行了测量。通过实验研究,对该系统的双折射-外部折射率关系进行了标定,对外部折射率测量精度达到8.43×10-5。实验测得了葡萄糖质量分数-折射率曲线及热光系数变化趋势。4、对全光纤扭转腔圆双折射测量进行了研究。对光纤激光器中的圆双折射的产生机理进行了分析。通过光纤微扰理论结合光纤波导耦合模理论,推导了针对弱导光纤在扭转时的模式耦合系数。基于直观求解法结合激光器自洽原理推导了激光器扭转状态下的琼斯矩阵,得到腔内固有线性双折射与圆双折射分离模型。设计并搭建了一套1551 nm波段的全光纤扭转腔圆双折射测量系统。对激光器输出特征进行了研究,并得到了随着扭转角度变化腔内圆双折射的变化曲线。提出了一种扭转-拉伸双参量同步测量方法。研究结果表明扭转与拉伸可通过该系统的拍频与光谱测量解耦。
程炜仁[3](2020)在《基于安培力和磁力的光纤激光磁场传感器》文中研究说明磁场在许多领域都非常重要,对磁场的检测一直是世界范围内的研究热点,吸引了许多国家和研究机构的关注。光纤磁场传感器与传统电子学领域的磁场传感器相比,具有损耗小、重量轻、不受电磁干扰等优点,使得光纤磁场传感器在一些复杂电磁环境条件下的磁场测量中有独特的优势。光纤磁场传感器的应用很广泛,比如导航、海底探测、健康医疗、生物治疗、电流检测、人工智能、智慧交通等。然而在实际的磁场监测中,传感器常常受到外界环境的干扰,磁场传感器的性能因此而受到很多因素的影响,最终使得测量的精确性和可靠性等指标劣化。因此,抑制干扰对于磁场传感器非常重要。对于光纤磁场传感器,这种干扰可能来自温度变化、振动和其他的环境扰动,并且这些干扰主要表现在低频频段。因此,直接在低频频带中测量磁场的传感器容易受到环境的干扰,使得对于静态磁场或者低频磁场的测量受到很大制约。本文从这一实际的需求出发,通过将静态磁场转换为交变磁场来抑制低频噪声和干扰,从而提高光纤磁场传感器的灵敏度和可靠性。基于这一思路,本文研究了基于安培力和磁力的光纤磁场传感器,力求在保持高灵敏度的同时,又尽可能的增强对环境干扰的抑制能力。本文的主要研究工作如下:1)提出了一种基于安培力和正交双频光纤激光器的静态磁场测量方案,对其工作原理进行了阐述。该方案利用磁场中交变电流产生的交变安培力,将对静态磁场的测量迁移至高频进行测量,从而可以抑制环境中的低频干扰,提高传感灵敏度和可靠性。2)对基于安培力和正交双频光纤激光器的磁场传感器的小型化封装开展了实验研究,通过将安培力的交变频率调谐至封装结构的谐振峰处,可以增强封装后的传感器的灵敏度。实验中获得了最大35.21 k Hz/k Gs的响应度。3)研究了正交双频光纤激光器对交变梯度磁场的响应,观察到了磁力共振效应。实验中对500 k Hz处的共振峰进行了测量,其共振谱宽在4.5 k Hz左右。这种磁力共振效应可以被用来提高磁场传感的灵敏度和对环境干扰的抑制。
张林飞[4](2020)在《二维纳米杂化材料的湿化学法合成及相关性能研究》文中指出低维纳米材料,比如零维、一维、二维纳米材料,由于载流子波函数在某些维度方向上受到限制,导致出现纳米尺寸效应、表界面效应、量子隧道和介电限域等效应,进而会显着影响材料的物理化学性能。同时,由于低维纳米材料具有较大的比表面积,尤其是二维材料,在构成杂化或异质结时形成的界面也会对材料的性能产生重要影响。然而,作为其研究应用的前提和保证,二维材料的可控制备和精准控制依然存在很大的挑战,这不仅限制了人们对其本征性能的研究和探索,而且制约了其结构和电子行为的调控和优化,更减缓了它实现工业化生产应用的步伐。因此,实现不同二维纳米杂化材料的可控制备并进行性质探索,不仅可以拓宽对未知领域的理解,还对未来复杂纳米材料的合成,结构的优化起到至关重要的指导作用。本论文中,我们将以二维材料(碲烯、MoSe2、Bi2Te3)为基准,发展湿化学法合成与构建多种杂化异质材料,围绕碲烯/硒化铟二维异质结构的光电特性、Bi2Te3-Fe Te2六方薄片的非线性光学特性、Co协同促进Mo2C多级纳米片以及CoP基杂化纳米片的能量转化特性等方面开展研究,主要内容如下:(1)碲烯/硒化铟(Tellurene/InSe)范德华异质结的构建与光电性能:2D材料的范德华异质结为设计和研究多功能,高性能电子和光电设备提供了巨大的机会。在这项研究中,通过在n型少层InSe上垂直堆叠p型Tellurene来构造垂直p-n结光电器件。基于异质结的光电探测器在暗场和光照下显示可调控的光响应,并在不同源漏电压下呈现整流比高达103。在栅压为0 V,不同源漏电压以及光功率100μw下,运行1000 s,光响应不变,体现出很高的稳定性。(2)定位选择生长Bi2Te3-FeTe2六方薄片以及非线性光学性能研究:通过种子介导的生长方法,位点选择性过度生长成功地制备了新型二维Bi2Te3-FeTe2异质结构。这种异质结构具有卫星-平板状的几何形状,具有一个空间上分离的开放表面。Z扫描测量表征了异质结构的非线性透射率,并通过实验证明了宽带饱和吸收行为。此外,飞秒瞬态吸收光谱在780 nm的泵浦波长下显示出1.7 ps的超短恢复时间。通过将Bi2Te3-Fe Te2饱和吸收剂集成到光纤激光器中,在中心波长1064和1550 nm处分别产生164.7 ps脉冲和481 fs脉冲,表明合成的Bi2Te3-FeTe2异质结可以成为超快光学应用中有希望的宽带非线性光学材料。(3)MoSe2夹层CoP杂化纳米片的合成以及电催化析氢:该工作报告了通过在2D MoSe2层间嵌入2D CoP来全面激活TMD的策略。其独特的夹心结构在各层之间开启了活性,将有效表面积提高了10倍。同时,最大化的界面实现了快速的离子/电子传输和出色的导电性,从而产生了卓越的HER活性。根据密度泛函理论计算,CoP显着增加了基面上MoSe2的氢吸附位点,并且P原子使与其相邻的Mo和Co原子成为最活跃的原子。我们的工作使用层状材料作为前驱体彼此插入,为设计高效和非贵金属电催化剂提供了新思路。而且,该方法可以普遍应用于合成其他二维杂化材料。(4)缺陷诱导合成Co@Mo2C分级纳米片以及电催化析氢性能:我们报告了一种新的策略来合成由Mo2C纳米片和Co纳米粒子组成的高效3D分级催化剂(H-Mo2C@Co)。这是通过使用富含缺陷的原材料MoOx,Co(NO3)2·6H2O和2-甲基咪唑设计Mo/Co双金属金属有机骨架(BMOF),然后热解BMOF来实现的。MoOx中的缺陷引起了BMOF的优先成核和生长,因此可以确保构建稳定的3D分级结构。Mo2C和Co通过提供大表面积(351.5 m2·g-1),更多的活性位点和优化电荷转移,在改善HER方面具有协同作用。该分级催化剂不含贵金属,可以大规模合成并通过磁力搅拌回收,在水分解,废水处理,染料吸附等领域显示出巨大的潜力。(5)表面工程助力CoNi P纳米片阵列及电催化全解水研究:该工作我们报道了在导电碳纤维纸上合成0D羟基氧化钴纳米粒子与2D金属CoNiP纳米片的杂化催化剂(CoP/CoOOH-CFP)可以显着增强碱性电解质中的全解水活性。CoNi P/CoOOH的高活性可能是由于在这些杂化催化剂中采用的双功能机理,其中CoOOH促进了水的吸附和解离,从而为随后在CoNiP上发生析氢反应提供了质子,为析氧反应降低自由能。值得注意的是,我们的自制碱性电解槽与CoNiP/CoOOH-CFP作为双功能催化剂组装在一起,可以在1.67 V的低电池电压下实现10 mA·cm-2的水分解电流密度。
李宏勋[5](2020)在《高效率柱矢量光纤激光器》文中进行了进一步梳理柱矢量光束(Cylindrical vector beam,CVB)是光场偏振调制的产物,区别于传统线偏振和圆偏振光束的横向均匀偏振分布,其横向截面的偏振分布呈现中心对称分布,由于中心存在偏振奇点,因此柱矢量光束中心强度为零,其强度分布呈现“甜甜圈”型。基于柱矢量光束独特的聚焦特性和柱对称偏振分布,其在光镊、超分辨显微成像、表面等离子体激发和激光加工等领域有着巨大的应用潜力及应用价值,受上述应用的牵引,柱矢量光束的生成方法受到了越来越多的关注,尤其是在全光纤结构中的生成方法。但是鉴于目前CVB光纤激光器多为基模谐振,然后通过模式转化器件实现柱矢量光束输出,由于模式转化器件插入损耗和转化效率的影响,其输出效率和输出功率受限,为了解决上述输出受限的问题,我们提出高阶模式直接谐振方案,并设计拉制了新型结构增益光纤实现了柱矢量光束输出效率的高效提升。本文主要工作和成果如下:1、提出并验证了光纤布拉格光栅的偏振依赖性,我们利用该特性搭建了一种能够实现多波长振荡以及横模可调谐的光纤激光器。在该激光器中,通过调谐激光腔内的偏振控制器,很容易地实现了单波长振荡、双波长振荡和三波长振荡,并且可以对输出模式进行调节。另外,在该激光器中还获得了高纯度的柱矢量光束,其模式纯度均大于97%。2、基于光纤布拉格光栅的偏振依赖性,搭建了高阶模式直接谐振的CVB光纤激光器。另外,设计并拉制了环形掺杂YDF,该光纤中Yb离子在纤芯中呈现环形分布,与柱矢量模式的环形强度分布更加匹配,因此将该光纤应用于CVB光纤激光器中,提升了 CVB模式的竞争力和输出效率,激光器输出CVB模式纯度大于93%,中心波长为1054.58nm,30 dB线宽为0.13nm,其斜率效率高达53.3%。3、设计并拉制了环形纤芯YDF,并采用该光纤搭建了一个全光纤CVB激光器,首次在全光纤激光器中实现了环形掺杂和环形光束泵浦,其中环形掺杂抑制了基模谐振,提升了 CVB模式的竞争力;环形光束泵浦提升了泵浦光与信号光的交叠比例,使泵浦光得到高效的吸收。由于环形纤芯YDF的作用,激光器实现了高阶模式直接运转,而且该激光器输出效率得到了有效提升,获得了纯度为93.2%的径向偏振光束。激光器输出连续激光的中心波长为1055.46nm,30dB线宽为0.14nm,在合适增益光纤长度下,斜率效率高达64.5%。4、提出并搭建了高阶模式直接谐振的调QCVB光纤激光器,避免了模式转化器件的高插入损耗。该激光器通过一对光纤布拉格光栅使激光腔内实现高阶模式谐振,同时使用二硫化钨作为可饱和吸收体。输出激光中心波长为1055.98 nm,30dB线宽小于0.19 nm,其斜率效率高达39%,而且脉冲重复频率在44.18kHz到58.16kHz之间调谐。当泵浦功率为92.3mW时,输出脉冲对应的重复频率为44.18kHz,脉宽2.67μs,此时获得最大单脉冲能量为299nJ。另外我们还提出了少模光纤布拉格光栅滤模方案,获得了高纯度的CVB脉冲。5、刻写了超宽转化谱的长周期光纤光栅,在125nm范围内转化效率高于93.7%,采用该长周期光纤光栅在1.0μm波段实现了超快锁模CVB光纤激光器。腔内转化方案采用宽谱反射的镀金跳线头作为输出耦合器,结合长周期光纤光栅作为模式转化器件,输出锁模CVB脉冲的光谱宽度为5nm,脉冲宽度为168ps,模式纯度大于95%;腔外转化方案采用模间干涉锁模机制,将长周期光纤光栅置于腔外进行模式转化,输出了高纯度的锁模CVB脉冲,光谱宽度为10nm,脉冲宽度为420fs。本论文的创新点:1、首次从实验上验证了光纤布拉格光栅的偏振依赖性;基于少模光纤布拉格光栅的偏振依赖性,提出并演示了一种能够实现多波长振荡以及横模可调谐的全少模光纤激光器。2、基于少模光纤布拉格光栅的偏振依赖性搭建了高阶模式直接谐振的CVB光纤激光器,设计并拉制了环形掺杂YDF用于实现柱矢量模式输出效率的提升;更进一步地设计和拉制了环形纤芯YDF,应用该光纤实现了环形掺杂、环形光束泵浦和高阶模式直接谐振,高效地提升了柱矢量光束输出效率。3、提出并搭建了高阶模式直接谐振的调QCVB光纤激光器,避免了模式选择器件插入损耗和转化效率的限制,实现了调Q CVB脉冲输出效率的提升;另外提出了少模光纤布拉格光栅滤模方案,用于实现CVB模式提纯。4、利用超宽转化谱长周期光纤光栅和宽谱反射的镀金跳线头解决了锁模CVB光纤激光器中输出光谱宽度和模式转化质量的不可调谐性,获得了宽谱高质量的锁模CVB脉冲;另外采用腔外转化方案,在1.0μm波段获得了高质量的fs级锁模CVB脉冲。
周开军[6](2019)在《窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究》文中研究说明窄线宽单频光纤激光器因其结构紧凑、频率噪声低、易于选择制作波长等优势,在原子光谱探测、干涉传感测量以及高功率激光相干合成等领域有重要应用。而光纤激光器噪声直接影响应用系统的性能指标,尤其是其频率噪声在相干探测应用中决定了其系统的探测灵敏度与探测距离。本论文围绕窄线宽单频光纤激光器的频率噪声及其应用展开研究。首先开展了宽频带激光频率噪声测量研究工作,然后通过实验建立的宽频带激光频率噪声测量系统对磷酸盐分布布拉格反射(DBR)光纤激光器频率噪声特性进行研究,随后在低频段和弛豫振荡峰频段对其频率噪声的抑制技术开展研究,最后在相干探测系统中研究激光器频率噪声的影响,取得的主要研究成果如下:1)提出了基于LiNbO3高速相位调制器的非平衡干涉仪测量激光器频率噪声谱的方法,与商用频率噪声测试系统相比(Optiphase OPD-4000),将测量带宽提升了2个数量级,为弛豫振荡峰频率噪声分析提供了有效测量手段。理论分析了调制频率、探测器带宽和采样率对频率噪声测量带宽的影响,建立了一套宽频带频率噪声测试系统,将测量带宽从25 kHz提升到2.5 MHz,且实现了频率噪声测量本底达到:33.9 Hz2/Hz@10 Hz,1.4 Hz2/Hz@1 kHz,0.3 Hz2/Hz@10 kHz,0.2 Hz2/Hz@1 MHz。2)提出了一种提高宽频带频率噪声测量准确性的方法:先基于半导体光放大器(SOA)饱和效应抑制强度噪声,以减小其与频率噪声的耦合效应,实现宽频带激光频率噪声的高精度测量。在实验中将光纤激光器弛豫振荡峰处相对强度噪声抑制至-155dB/Hz后,实现了弛豫振荡峰处频率噪声测量从强度噪声抑制前64 Hz2/Hz提升到抑制后31 Hz2/Hz,精度提升一倍。3)首次提出了一种基于自注入锁定的激光器线宽kHz量级精确调控技术。通过自注入锁定主动控制注入到单频光纤激光腔中高斯白噪声的带宽和强度,实现了激光器线宽从2.5 kHz压窄至0.8 kHz和展宽至353 kHz的有效控制。并定义了线宽抑制比(LCR),揭示了注入高斯白噪声的截止频率和幅度对线宽控制的影响规律:在相同的噪声带宽下,LCR随注入噪声幅度线性增加;在相同的高斯白噪声幅度下,LCR随高斯白噪声带宽增加,变化逐渐趋于平缓,存在饱和效应。4)提出了自注入锁定抑制频率噪声以提高激光相干多普勒测速系统的信噪比方法,解决了弛豫振荡噪声引起的测速信号无法提取的问题。实验验证了该方法可实现在长距离(10 km)弱信号探测中对抑制前淹没在弛豫振荡噪声中的速度信号的有效提取,弛豫振荡峰处信噪比提升了29 dB。将整体测速信噪比从抑制前的11 dB提高至抑制后的15 dB,提升了4 dB。
黄龙[7](2019)在《高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光技术研究》文中进行了进一步梳理高功率窄线宽光纤激光在引力波探测、激光雷达、太赫兹产生、光参量振荡等领域有重要的应用价值。在实际应用中,由于更高的相干性、更高的探测灵敏度和更高的转换效率等优点,线偏振的高功率窄线宽光纤激光更加受到青睐。然而,与宽谱光纤激光和窄线宽随机偏振光纤激光相比,窄线宽线偏振光纤激光面临更强的非线性效应,其中受激布里渊散射(SBS)效应是限制其功率提升的首要因素。随着众多SBS效应抑制方法的采用,窄线宽线偏振光纤激光的输出功率获得一定突破之后,模式不稳定效应随之成为获得高光束质量的限制因素。因此,要推动高功率、高光束质量窄线宽线偏振光纤激光的输出功率进一步提升,SBS效应和模式不稳定效应是需要解决的两个首要问题。本文以高功率窄线宽线偏振光纤激光为研究对象,以高功率、高光束质量输出为研究目标,围绕需要解决的关键技术问题,开展了系统的理论和实验研究:1、综合考虑SBS效应和模式不稳定效应的抑制,围绕高功率、高光束质量窄线宽线偏振光纤激光器的优化设计进行了详细的理论分析。基于SBS动力学模型,系统分析了光纤参数、光纤类型、系统参数对SBS阈值的影响,同时针对脉冲输出的情形,分析了功率放大过程中的时频演化特性,为高功率窄线宽线偏振连续/脉冲光纤激光的优化设计提供了理论指导。基于模式不稳定半解析模型,为高光束质量窄线宽线偏振光纤激光系统的优化设计提供了理论分析工具。2、围绕高功率窄线宽线偏振连续光纤激光开展了系统研究。首先,对比研究了不同类型常规大模场高掺杂保偏光纤在单频线偏振光纤激光功率提升和高亮度输出上的能力。进一步,论证了对常规大模场保偏光纤施加应力梯度以抑制SBS效应的可行性,实现了414 W功率输出,线偏度>99%,是目前国际上全光纤结构近衍射极限单频线偏振光纤激光公开报道的最高输出功率。进一步地,对基于大模场长锥形高掺杂保偏光纤的高功率单频线偏振光纤激光进行了系统研究,实现了510 W功率输出,是目前国际上全光纤结构单频线偏振光纤激光公开报道的最高输出功率。同时,首次研究了国产长锥形光纤用于获得高功率窄线宽光纤激光的可行性,指出了国产长锥形光纤以及基于国产长锥形光纤的窄线宽光纤激光系统的优化路径。首次研究了随机光纤激光用于获得高功率窄线宽线偏振光纤激光的可行性,对比研究了种子线宽和光谱形态对光谱展宽效应和模式不稳定阈值的影响,实现了功率442 W、线宽0.28 nm、线偏度为94.2%的窄线宽线偏振光纤激光输出,是目前国际上以随机光纤激光作为种子源的窄线宽线偏振光纤激光公开报道的最高输出功率,为获得高功率、高光束质量窄线宽线偏振光纤激光探索了一条新的道路。3、围绕高峰值功率和高平均功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光开展了系统研究。设计并构建了基于常规大模场高掺杂保偏光纤的高峰值功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光器,分析了种子激光时域特性和频域特性对功率放大过程中的时频演化特性以及SBS阈值的影响。论证并分析了对常规大模场高掺杂保偏光纤施加应力梯度以提高SBS阈值的可行性。论证并分析了大模场长锥形高掺杂保偏光纤在抑制SBS效应和光谱展宽效应方面的优势,分别获得了脉宽4 ns、峰值功率60.54k W、线宽1972.97 MHz,消光比>12 d B的线偏振脉冲激光和脉宽3.8 ns、峰值功率29.97 k W、线宽283.75 MHz、消光比>14 d B的线偏振脉冲激光,是目前国际上全光纤结构2 GHz级和300 MHz级窄线宽线偏振脉冲光纤激光公开报道的最高峰值输出功率。此外,基于常规大模场高掺杂保偏光纤,获得了重频10 MHz、脉宽4 ns、线宽203.6 MHz、平均功率466 W、线偏度约为90%的窄线宽线偏振脉冲激光,是目前国际上全光纤结构窄线宽线偏振纳秒脉冲光纤激光公开报道的最高平均功率。4、围绕搭载射频信号的高功率线偏振双频准连续光纤激光和多频脉冲光纤激光开展了理论和实验研究。理论分析了搭载射频信号的双频准连续光纤激光的产生原理和时频特性,设计并构建了线偏振双频准连续光纤激光的产生装置和功率放大系统,实现了434 W功率输出。同时,理论分析了搭载射频信号的多频脉冲光纤激光的产生原理和时频特性,设计并构建了线偏振多频脉冲光纤激光的产生装置和功率放大系统,实现了328 W功率输出。两项研究成果均代表目前国际上同类型光纤激光器的最高输出功率,为线偏振双频/多频光纤激光的拓展应用开辟了新的空间。
杨宇光[8](2018)在《全光交换关键器件和光纤传感器的研究》文中认为随着人们对安全、大容量、高速率、低时延通信网络需求的不断增加,全光交换网及其关键器件的研究越来越受到重视。窄线宽光纤激光器便是全光交换网中的关键器件。相比于目前通信网络中所用的半导体激光器,窄线宽光纤激光器具有线宽窄、良好的波长一致性、噪声小、无耦合问题等优势,将成为未来通信网络中的重要器件。与此同时,探索高精度、高灵敏度、快速响应的新型光纤传感系统越来越受到人们的重视。窄线宽光纤激光器应用于光纤传感系统中,将有助于降低传感系统的信号噪声、提高系统的稳定性。同时探索新型光纤传感系统,对于应对未来传感领域的发展具有重要意义。本文首先介绍了本实验室科研团队的集体研究成果全光交换演示系统。在此基础上,对窄线宽光纤激光器进行了深入的研究,并对光纤布拉格光栅、法布里珀罗干涉仪以及二者结合的光纤光栅窄带滤波器的特性进行了深入的分析,将其应用于光电振荡器传感系统中,主要取得了以下几方面的研究成果:1、介绍了实验室科研团队的集体研究成果全光交换演示系统。该系统于2016年5月完成了第一代和第二代全光交换演示系统的搭建工作。相比于目前的ROADM技术,本文中介绍的全光交换演示系统具有光纤数目不受波长数目限制、系统更稳定、插损更小等优势。与此同时,该系统具有无阻塞、大容量、可扩展、低成本、低能耗等优点同时该系统所具有的信令系统可以提供无法利用后门进行网络攻击的具有安全性的通信网络。目前全光交换网络系统在实验室科研团队的其他研究人员的努力下正朝着小型化、实用化的方向研究。2、利用光纤光栅耦合模理论分别对光纤光栅所组成的法布里珀罗单腔和双腔结构的光谱特性进行了分析。仿真分析了光纤光栅的折射率调制深度对其光谱特性的影响。在前人工作的基础上,对未来全光交换网和光纤传感器的关键器件激光光源进行了实验探索。在光纤光栅非对称双腔结构光纤激光器中引入自注入锁定技术对激光器的性能进行改进,使非对称双腔结构光纤激光器实现了窄线宽激光输出。实验测得输出激光的消光比大于55dB,20dB线宽为12kHz,对应于3dB线宽为0.6KHZ。3、研究了法布里珀罗光纤干涉仪中光纤端面的弧度对于干涉仪传输特性和光谱特性的影响。通过高斯光束和射线光学理论建立了相关理论模型。分析了不同弧度、不同渐变折射率多模光纤长度对于干涉仪传输特性和光谱特性的影响。探究了光纤端面弧度的制作方法,实验探究了不同光纤端面弧度的法布里珀罗干涉仪光谱特性。在此基础上,探究了空气腔法布里珀罗光纤干涉仪的光纤对准和固定方法。利用该结构实验制作出消光比大于31dB腔长为713μm的空气腔法布里珀罗光纤干涉仪。研究了该干涉仪的气压特性和液体折射率特性。实验测得气压传感的灵敏度为4.943nm/MPa,液体折射率的最大灵敏度为-163.9dB/RIU。4、探究了基于光纤光栅法布里珀罗窄带滤波器的光电振荡器传感系统,进行了带有空气间隙的光纤光栅法布里珀罗窄带滤波器的制作和光电振荡器传感系统的搭建,该结构丰富了光电振荡器传感系统在传感领域的应用。对该系统的稳定性和传感特性进行了实验探究。实验测得液体折射率的灵敏度为 413.8MHz/0.001RIU,温度灵敏度为 2513MHz/℃。
姚毅飞[9](2015)在《980nm全光纤掺镱光纤振荡器及放大器的研究》文中研究表明980 nm全光纤掺镱光纤振荡器具有结构紧凑、集成度高、稳定性好等优点,其倍频可以产生蓝绿光同时也可以作为掺铒光纤放大器高亮度的泵浦源,随着光纤通信技术的发展,对掺铒光纤放大器的要求越来越高,高功率980 nm全光纤掺镱光纤振荡器及放大器成为了解决问题的关键。本论文对此进行了详细理论及实验研究,其主要内容分为以下几部分:第一部分对980 nm锁模光纤振荡器及放大器进行了相关理论研究。从镱离子的吸收和发射截面出发,分析了抑制四能级起振和减少980 nm激光重吸收效应,是获得980 nm准三能级激光振荡需要解决的两个关键性问题。然后分别介绍了SESAM和NPR锁模机理,从非线性薛定谔方程出发建立了SESAM、NPR的锁模方程。最后,根据瞬态速率方程组求出单程脉冲放大器中泵浦功率以及放大后脉冲功率的理论公式,并分析了色散及非线性相移对放大器输出特性的影响。第二部分开展了980 nm全光纤非线性偏振旋转锁模掺镱光纤振荡器及放大器的实验研究。依据非线性偏振旋转锁模原理,搭建全纤化的NPR锁模振荡器,实验验证了获得980 nm锁模振荡所需的合适的增益光纤长度,实现了重复频率20.38 MHz,脉冲宽度159.48 ps,最大输出功率26.1 mW,输出光谱中心位于977nm,光谱宽度为10 nm的980 nm耗散孤子锁模。然后,以上述振荡器为种子源,经两级功率放大后,获得最大输出功率205 mW,脉冲宽度为178.10 ps。第三部分进行了980 nm全光纤SESAM锁模掺镱光纤振荡器及放大器的实验研究。实验中以SESAM和FBG作为腔镜搭建全光纤线性腔,采用两种不同的腔长,分别实现了重复频率16.67 MHz,最大输出功率3.5 mW,脉冲宽度76.27ps的连续锁模和重复频率为20.96 MHz,最大输出功率4.4 mW,脉冲宽度61.15ps的连续锁模输出。对锁模重复频率为20.96 MHz的980 nm脉冲激光进行全光纤放大,最终获得最大输出功率740 mW,脉冲被展宽到200 ps。第四部分开展了基于SESAM和NPR相结合的980 nm全光纤锁模振荡器及放大器实验研究。考虑SESAM和NPR各自锁模的优势,搭建全光纤锁模振荡器,理论模拟验证了实验的可行性,实验获得了稳定的自启动锁模,锁模输出重复频率为23.84 MHz,最大平均输出功率1.8 mW,脉宽6.6 ps,光谱呈现典型的耗散孤子锁模光谱特性,其中心波长位于978 nm附近,3d B带宽为4.5 nm。经过两级全光纤功率放大器后,最终获得平均功率684 mW,脉宽为165.6 ps。
戚涛[10](2014)在《大功率掺铥光纤激光器中受激布里渊散射特性的研究》文中指出掺铥光纤激光器由于其在国防、医学、光谱学和空问光通信等领域拥有众多优势,近些年来得到了广泛的关注和研究。掺铥光纤激光器用于激射2μm波段的激光,可以宽调谐输出,且激光能效比高、光束稳定、质量好,未来还可以成为2.5μm-12μm激光器的有效泵浦源。本文研究了大功率2μm掺铥光纤激光器激光的相关理论及其受激布里渊散射特性,主要工作包含:1.研究了大功率掺铥光纤激光器的结构及基本工作原理。从掺铥光纤、激光腔、泵浦源以及放大机制四个组成部分分析了主振荡功率放大(MOPA)结构掺铥光纤激光器的工作特性。2.建立了掺铥光纤激光器在大功率输出条件下的非线性数学模型,利用牛顿迭代和龙格-库塔法联合求解模型中的激光和Stokes光的功率及分布特性。通过matlab软件仿真,得出掺铥光纤的长度、掺杂浓度、纤芯面积以及腔镜的反射率等因素对大功率输出条件下受激布里渊散射效应的影响。3.搭建MOPA结构光纤激光器的种子源实验系统,验证了数值仿真结果。
二、Characteristics Measurement of AFLM-Grating Cavity WDM Fiber Laser(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Characteristics Measurement of AFLM-Grating Cavity WDM Fiber Laser(论文提纲范文)
(1)多点式光纤激光超声换能与自适应FBG超声探测的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 超声换能器的发展现状 |
1.2.1 超声换能器的研究概况 |
1.2.2 超声换能器存在的问题 |
1.3 超声探测器的发展现状 |
1.3.1 超声探测器解调方案研究状况 |
1.3.2 多点光纤超声探测的研究现状 |
1.3.3 光纤激光超声探测器存在的问题 |
1.4 本文的研究体系及内容安排 |
第2章 光纤激光超声换能及探测基本理论 |
2.1 光纤激光超声换能器的理论分析 |
2.1.1 光纤激光超声换能器工作原理分析 |
2.1.2 软件仿真基础 |
2.2 掺铒光纤激光器的物理模型 |
2.2.1 掺铒光纤激光器的静态模型 |
2.2.2 掺铒光纤激光器动态模型 |
2.3 FBG激光超声探测理论分析 |
2.3.1 FBG超声探测基本原理 |
2.3.2 基于FBG匹配滤波的激光超声探测原理 |
2.3.3 FBG超声探测方向特性 |
2.4 小结 |
第3章 多点能量均衡光纤激光超声换能器的研究 |
3.1 多点光纤激光超声换能器的理论分析 |
3.1.1 超声换能点数目的研究 |
3.1.2 非线性效应的影响分析 |
3.2 超声换能物理系统简介 |
3.2.1 全光纤多点激光超声换能系统 |
3.2.2 超声换能测试系统 |
3.3 基于花生锥结构的多点光纤激光超声换能器 |
3.3.1 花生锥结构理论分析 |
3.3.2 花生锥结构制备方法 |
3.3.3 花生锥换能器的实验装置 |
3.3.4 花生锥换能器的换能性能 |
3.3.5 多点花生锥超声换能同步测量 |
3.3.6 花生锥换能器的弯曲灵敏度 |
3.4 基于无芯光纤结构的多点光纤激光超声换能器 |
3.4.1 无芯光纤结构理论分析 |
3.4.2 无芯光纤结构制备方法 |
3.4.3 无芯光纤结构换能器实验装置 |
3.4.4 无芯光纤结构换能器的换能性能 |
3.4.5 不同光纤微结构的机械性能对比 |
3.5 小结 |
第4章 多波长掺铒光纤激光器的研究 |
4.1 基于FBG扫描式的波长连续切换掺铒光纤激光器 |
4.1.1 FBG扫描式掺铒光纤激光器工作原理 |
4.1.2 FBG扫描式的多波长特性 |
4.2 可调谐光滤波器的逐点切换掺铒光纤激光器 |
4.2.1 可调谐光滤波器型激光器工作原理 |
4.2.2 可调谐光滤波器型激光器的多波长特性 |
4.3 基于强度相关损耗效应的多波长掺铒光纤激光器 |
4.3.1 强度相关损耗的多波长工作原理 |
4.3.2 基于强度相关损耗的多波长特性 |
4.3.3 基于强度相关损耗的FBG多波长掺铒光纤激光器 |
4.4 基于腔损调制的多波长掺铒光纤激光器 |
4.4.1 基于腔损调制的工作原理 |
4.4.2 基于腔损调制的多波长特性 |
4.5 基于偏振相关损耗的多波长掺铒光纤激光器 |
4.5.1 偏振相关损耗工作原理 |
4.5.2 偏振相关损耗理论分析 |
4.5.3 偏振相关损耗的多波长特性 |
4.5.4 偏振相关损耗的波长切换时间 |
4.6 基于偏振烧孔效应的多波长掺铒光纤激光器 |
4.6.1 偏振烧孔效应工作原理 |
4.6.2 偏振烧孔效应理论分析 |
4.6.3 基于偏振烧孔效应的多波长特性 |
4.7 小结 |
第5章 基于多波长激光FBG超声探测器的研究 |
5.1 基于FBG扫描式激光器的多通道超声探测器 |
5.1.1 掺铒光纤激光器理论模型及其动态特性 |
5.1.2 多通道超声探测器的实验装置 |
5.1.3 多通道超声探测器超声探测结果分析 |
5.2 基于可调谐光滤波器的多通道自适应FBG超声探测器 |
5.2.1 基于可调谐光滤波器的实验装置简介 |
5.2.2 基于可调谐光滤波器的探测分析 |
5.2.3 基于可调谐光滤波器的自适应分析 |
5.2.4 基于可调谐光滤波器的方向特性 |
5.3 基于腔损调制的双通道FBG超声探测器 |
5.3.1 基于腔损调制的实验装置 |
5.3.2 基于腔损调制的超声探测结果分析 |
5.4 基于偏振相关损耗的激光器动态特性研究 |
5.4.1 基于偏振相关损耗的激光器动态特性分析 |
5.4.2 基于偏振相关损耗的多通道超声探测实验 |
5.5 基于偏振烧孔效应的多点FBG超声探测器 |
5.5.1 基于偏振烧孔效应的激光器动态特性分析 |
5.5.2 基于偏振烧孔效应的实验装置 |
5.5.3 基于偏振烧孔效应的多点超声探测分析 |
5.5.4 基于偏振烧孔效应的多点自适应性分析 |
5.6 小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 常用缩写词 |
攻读博士学位期间取得创新性成果 |
致谢 |
个人简历 |
(2)基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 激光器频率分裂研究进展 |
1.2.1 激光频率分裂机理研究进展 |
1.2.2 激光频率分裂应用研究进展 |
1.3 光学材料双折射测量研究进展 |
1.3.1 现有折射率测量方法 |
1.3.2 光纤中的双折射测量 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 多纵模光纤激光器频率分裂机理 |
2.1 多纵模光纤激光器的频率分裂 |
2.2 频率分裂双折射叠加模型 |
2.2.1 激光各向异性腔 |
2.2.2 光纤激光器中的双折射叠加模型 |
2.3 多纵模拍频信号展宽机理 |
2.3.1 多纵模激光器模式牵引效应 |
2.3.2 多纵模拍频信号展宽机理 |
2.4 多纵模拍频频域演化 |
2.4.1 多纵模激光器非稳机理 |
2.4.2 多纵模频率分裂拍频频域演化 |
2.5 本章小结 |
第三章 线形半外腔光纤激光双折射测量 |
3.1 频率分裂法测量插入器件双折射机理 |
3.2 半外腔光纤激光器频率分裂测量系统 |
3.2.1 插入器件的双折射 |
3.2.2 力加载装置设计 |
3.2.3 半外腔光纤激光器设计 |
3.3 半外腔插入型器件线性双折射测量 |
3.3.1 半外腔光纤激光器空腔频率分裂 |
3.3.2 插入型器件双折射仿真及叠加频率分裂测量 |
3.3.3 插入型器件近红外应力光学常数 |
3.4 半外腔插入型器件厚度/折射率测量 |
3.4.1 半外腔插入型器件厚度/折射率测量机理 |
3.4.2 半外腔插入型器件厚度/折射率测量系统 |
3.4.3 波片的厚度/折射率测量 |
3.5 半外腔频率分裂光纤激光双折射测量系统误差分析 |
3.5.1 激光器波长漂移误差 |
3.5.2 插入器件对正误差 |
3.5.3 测量环境温度漂移误差 |
3.5.4 长时间测量重复稳定性 |
3.6 本章小结 |
第四章 抛磨光纤腔外调制等效双折射测量 |
4.1 非对称光纤本征双折射产生机理 |
4.2 侧面抛磨光纤等效双折射外部调制及仿真 |
4.2.1 阶跃折射率光纤等效平板分层波导模型 |
4.2.2 侧面抛磨光纤等效双折射外部调制仿真 |
4.2.3 抛磨光纤外调制双折射叠加模型 |
4.3 抛磨光纤腔的频率分裂外调制等效双折射测量系统 |
4.3.1 侧面抛磨光纤器件制备 |
4.3.2 激光器腔镜光栅设计与刻写 |
4.3.3 抛磨光纤腔的频率分裂外调制等效双折射测量系统 |
4.4 基于抛磨光纤腔频率分裂的实时液体折射率测量实验 |
4.4.1 抛磨光纤腔频率分裂液体折射率测量标定 |
4.4.2 抛磨光纤腔频率分裂葡萄糖溶液折射率及浓度测量 |
4.4.3 抛磨光纤腔频率分裂液体热光系数测量 |
4.5 本章小结 |
第五章 全光纤扭转腔圆双折射测量 |
5.1 光纤波导激光器圆双折射产生机理及仿真 |
5.1.1 扭转光纤中圆双折射的产生机理 |
5.1.2 扭转光纤激光器中圆双折射与线形双折射的分离 |
5.1.3 全光纤扭转腔激光器中的琼斯矩阵 |
5.2 全光纤扭转腔圆双折射测量 |
5.2.1 全光纤扭转腔圆双折射仿真 |
5.2.2 全光纤扭转腔圆双折射测量系统 |
5.2.3 圆双折射分离及扭转角度测量 |
5.3 扭转与拉伸双参量测量 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
(3)基于安培力和磁力的光纤激光磁场传感器(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 不同工作机理的光纤磁场传感器 |
1.2.1 基于磁流体的磁场传感 |
1.2.2 基于磁致伸缩效应的传感机制 |
1.2.3 基于法拉第效应的磁场传感 |
1.2.4 基于洛伦兹力的磁场传感 |
1.3 不同结构的光纤磁场传感器 |
1.3.1 F-P腔型的光纤磁流体磁场传感器 |
1.3.2 马赫曾德干涉仪型 |
1.3.3 迈克尔逊干涉仪型 |
1.3.4 基于Sagnac干涉仪的光纤磁场传感器 |
1.3.5 基于光纤光栅的磁场传感器 |
1.3.6 基于光纤激光器的磁场传感器 |
1.4 本课题的主要内容 |
1.5 本论文的创新之处 |
第二章 光纤光栅激光器的制备与原理 |
2.1 前言 |
2.2 光纤光栅激光器类别 |
2.2.1 DBR光纤激光器 |
2.2.2 DFB光纤激光器 |
2.3 DBR光纤激光器的制备 |
2.3.1 激光器的刻写 |
2.3.2 激光器的退火处理 |
2.4 光纤激光器的双折射效应 |
2.4.1 光纤中的双折射现象 |
2.4.2 双折射的表示方法 |
2.4.3 单模光纤双折射理论模型表征 |
2.5 拍频信号与双折射的关系 |
2.6 光纤激光器双折射的成因 |
2.7 本章小结 |
第三章 基于安培力的光纤光栅激光器对磁场传感的研究 |
3.1 基于安培力的光纤磁场传感机理 |
3.1.1 安培力的产生 |
3.1.2 安培力与拍频的变化关系 |
3.2 光纤磁场传感器的设计 |
3.3 光纤光栅传感器的磁场传感方案 |
3.4 光纤磁场传感器的频率响应 |
3.5 安培力对磁场传感器的研究分析 |
3.5.1 安培力对磁场传感器的定性分析 |
3.5.2 不同安培力对拍频信号的影响 |
3.6 侧向安培力角度传感器的研究分析 |
3.7 共振频率下磁场传感器的信噪比(SNR)性能 |
3.8 本章小结 |
第四章 正交双频激光器的磁力共振效应 |
4.1 引言 |
4.2 磁力效应的研究 |
4.2.1 光纤磁场传感器的封装 |
4.2.2 磁力的分析 |
4.2.3 磁力对传感器的响应 |
4.3 共振效应的研究 |
4.3.1 寻找共振频率 |
4.3.2 磁力共振效应 |
4.4 总结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
注释 |
攻读硕士期间发表的论文 |
致谢 |
(4)二维纳米杂化材料的湿化学法合成及相关性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 基准二维材料的最新进展 |
1.3 二维纳米杂化材料简述 |
1.3.1 碲烯杂化二维材料 |
1.3.2 Bi_2Te_3杂化二维材料 |
1.3.3 MoSe_2杂化二维材料 |
1.4 二维杂化材料的制备 |
1.4.1 改性CVD法 |
1.4.2 凝胶-膨胀法 |
1.4.3 模板限域生长法 |
1.4.4 自组装 |
1.4.5 水热/溶剂热法 |
1.5 二维杂化材料的相关应用 |
1.5.1 电催化领域的应用 |
1.5.2 非线性光学领域的应用 |
1.5.3 光电领域的应用 |
1.6 本论文选题依据及研究内容 |
第2章 Tellurene/InSe范德华异质结的构建与光电探测 |
2.1 引言 |
2.2 Tellurene/InSe范德华异质结的器件制作 |
2.2.1 二维Tellurene的湿化学法合成 |
2.2.2 单晶InSe纳米片的化学气相输运法(CVT)合成 |
2.3 异质结的相关表征与结果分析 |
2.4 小结 |
第3章 定位选择生长Bi_2Te_3-FeTe_2异质结及非线性光学性能 |
3.1 引言 |
3.2 Bi_2Te_3-FeTe_2平板-卫星异质结的制备及表征 |
3.3 Bi_2Te_3-FeTe_2异质结构的非线性光学性质 |
3.4 超快光子学应用 |
3.4.1 Bi_2Te_3-FeTe_2异质结构在1.5μm处产生超短脉冲 |
3.4.2 Bi_2Te_3-FeTe_2异质结构在1.0μm处产生超短脉冲 |
3.5 小结 |
第4章 MoSe_2/CoP夹层杂化纳米片的合成及电催化析氢反应 |
4.1 引言 |
4.2 杂化纳米片的制备 |
4.2.1 少层MoSe_2纳米片的合成 |
4.2.2 二维MoSe_2/CoP插层杂化纳米片的合成 |
4.2.3 多孔CoP纳米片的合成 |
4.2.4 电化学析氢测试 |
4.2.5 密度泛函理论计算 |
4.3 杂化纳米片的结果分析 |
4.4 电催化析氢的性能测试 |
4.5 小结 |
第5章 Mo_2C@Co分级杂化结构的合成与电催化析氢研究 |
5.1 引言 |
5.2 催化剂的制备及电极制备 |
5.2.1 缺陷MoO_x和MoO_3纳米片的合成 |
5.2.2 Mo/Co双金属有机骨架前驱体的合成 |
5.2.3 H-Mo_2C@Co和 P-Mo_2C@Co杂化结构的合成 |
5.2.4 电催化测试 |
5.3 催化剂的表征与讨论 |
5.4 电催化析氢测试 |
5.5 小结 |
第6章 表面工程助力CoNiP纳米片阵列全解水研究 |
6.1 引言 |
6.2 催化剂的合成 |
6.2.1 Co(OH)_2-CFP前驱体的合成 |
6.2.2 CoP-CFP中间体的合成 |
6.2.3 CoP/CoOOH-CFP电催化剂的合成 |
6.2.4 电化学析氢和析氧测试 |
6.3 催化剂的表征结果与讨论 |
6.4 催化剂全解水分析 |
6.5 小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
指导教师对研究生学位论文的学术评语 |
答辩委员会决议书 |
附录 |
致谢 |
攻读博士学位期间的研究成果 |
(5)高效率柱矢量光纤激光器(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 柱矢量光束的数学描述 |
1.2 柱矢量光束的特性与应用 |
1.2.1 聚焦特性与应用 |
1.2.2 柱对称偏振特性及其应用 |
1.3 柱矢量光束生成方法 |
1.3.1 主动方式 |
1.3.2 被动方式 |
1.3.3 全光纤产生方式 |
1.4 本章小结 |
参考文献 |
第2章 光纤波导模式理论和光纤布拉格光栅 |
2.1 光纤波导模式理论 |
2.1.1 光纤波导模式的矢量解 |
2.1.2 矢量解的特征方程 |
2.1.3 光纤导模的分类和截止条件 |
2.1.4 线偏振模式LP模 |
2.2 光纤布拉格光栅 |
2.2.1 光纤布拉格光栅理论分析 |
2.2.2 多模(少模)光纤布拉格光栅 |
2.2.3 光纤光栅刻写方法 |
2.3 本章小结 |
参考文献 |
第3章 多功能CVB光纤激光器 |
3.1 多功能光纤激光系统发展现状 |
3.1.1 多波长激光系统发展现状 |
3.1.2 横模可切换激光器发展现状 |
3.2 全少模光纤结构的多功能CVB激光器 |
3.2.1 光纤布拉格光栅偏振依赖性 |
3.2.2 激光器结构及实验结果 |
3.3 本章小结 |
参考文献 |
第4章 高效率连续CVB光纤激光器 |
4.1 连续CVB光纤激光器的发展现状 |
4.1.1 传统连续CVB光纤激光器 |
4.1.2 高阶模式谐振的CVB光纤激光器 |
4.1.3 特种结构光纤 |
4.2 环形掺杂 |
4.2.1 环形掺杂有源光纤研究现状 |
4.2.2 基于环形掺杂YDF的CVB光纤激光器 |
4.3 环形光束泵浦 |
4.3.1 环形光束泵浦研究现状 |
4.3.2 基于环形纤芯YDF的CVB光纤激光器 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第5章 高效率/高质量脉冲CVB光纤激光器 |
5.1 高效率调Q CVB光纤激光器 |
5.1.1 调Q原理 |
5.1.2 调Q CVB光纤激光器研究现状 |
5.1.3 高阶模式谐振的调Q CVB光纤激光器 |
5.2 高质量超快CVB光纤激光器 |
5.2.1 锁模原理 |
5.2.2 锁模CVB光纤激光器研究现状 |
5.2.3 基于超宽谱LPFG的锁模CVB光纤激光器 |
5.3 本章小结 |
参考文献 |
第6章 总结与展望 |
在读期间学术成果 |
致谢 |
(6)窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 窄线宽单频光纤激光器概述 |
1.2.1 窄线宽单频光纤激光器实现机理 |
1.2.2 窄线宽单频光纤激光器主要技术方案 |
1.2.3 激光器噪声定义及测试方法 |
1.3 激光器噪声抑制方案及研究进展 |
1.3.1 激光器强度噪声抑制方案及研究进展 |
1.3.2 激光器频率噪声抑制方案及研究进展 |
1.4 本课题的研究目的及意义 |
1.5 本课题的主要任务和工作 |
第二章 宽频带激光频率噪声测量研究 |
2.1 宽频带激光频率噪声测量设计与分析 |
2.1.1 基于非平衡干涉仪测量频率噪声原理 |
2.1.2 宽频带频率噪声测量模拟分析与设计 |
2.2 宽频带激光频率噪声测量实验 |
2.2.1 基于LiNbO_3 调制非平衡干涉仪宽频带频率噪声测量实验装置 |
2.2.2 实验测量结果及讨论 |
2.3 本章小结 |
第三章 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声特性研究 |
3.1 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声测试与分析 |
3.1.1 磷酸盐DBR光纤激光器频率噪声测试实验 |
3.1.2 测量结果分析与讨论 |
3.2 激光强度噪声对频率噪声的影响研究 |
3.2.1 腔内强度噪声抑制对频率噪声的影响实验及分析 |
3.2.2 腔外强度噪声抑制对频率噪声的影响实验及分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 磷酸盐DBR光纤激光器的频率噪声抑制研究 |
4.1 DBR光纤激光器的低频段频率噪声抑制研究 |
4.1.1 DBR光纤激光器低频频率噪声抑制实验装置 |
4.1.2 实验结果分析与讨论 |
4.2 DBR光纤激光器的弛豫振荡频率噪声抑制研究 |
4.2.1 自注入锁定抑制DBR光纤激光器弛豫振荡频率噪声研究 |
4.2.2 自注入锁定展宽DBR光纤激光器线宽实验研究 |
4.3 本章小结 |
第五章 频率噪声在相干探测应用中的研究 |
5.1 在Phase-OTDR相干探测中频率噪声的影响研究 |
5.1.1 Phase-OTDR中探测信噪比与激光线宽的关系分析 |
5.1.2 Phase-OTDR中探测信噪比与激光线宽的关系实验及讨论 |
5.2 在激光相干多普勒测速中频率噪声的影响研究 |
5.2.1 相干多普勒测速中激光器频率噪声的影响分析 |
5.2.2 相干多普勒测速中激光频率噪声的影响实验及讨论 |
5.3 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
答辩委员会对论文的评语 |
(7)高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 窄线宽光纤激光的分类和应用前景 |
1.1.1 窄线宽光纤激光的分类 |
1.1.2 窄线宽光纤激光的应用前景 |
1.2 窄线宽光纤激光的研究现状 |
1.2.1 单频连续光纤激光的研究现状 |
1.2.2 窄线宽连续光纤激光的研究现状 |
1.2.3 窄线宽脉冲光纤激光的研究现状 |
1.3 高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光的主要受限因素 |
1.3.1 光纤中的SBS效应及抑制方法 |
1.3.2 光纤中的模式不稳定效应及抑制方法 |
1.4 课题研究需要解决的关键问题 |
1.5 课题研究内容和结构安排 |
第二章 窄线宽线偏振光纤激光亮度提升的理论分析 |
2.1 SBS效应对功率提升的影响 |
2.1.1 单频单模近似条件下的SBS效应动力模型 |
2.1.2 光纤参数对SBS阈值的影响 |
2.1.3 系统参数对SBS阈值的影响 |
2.1.4 长锥形光纤在抑制SBS效应方面的优势 |
2.2 综合考虑多种非线性效应下的功率提升问题 |
2.2.1 弹性非线性效应导致的光谱展宽 |
2.2.2 综合考虑SPM、XPM、SRS效应的模型修订 |
2.2.3 窄线宽线偏振脉冲光纤激光放大 |
2.3 模式不稳定效应对亮度提升的影响 |
2.3.1 模式不稳定效应的半解析模型 |
2.3.2 常规光纤的模式不稳定阈值 |
2.3.3 长锥形光纤的模式不稳定阈值 |
2.4 总结 |
第三章 高功率窄线宽线偏振连续光纤激光研究 |
3.1 高功率单频线偏振光纤激光器 |
3.1.1 系统设计 |
3.1.2 增大光纤直径提升输出功率 |
3.1.3 采用后向泵浦方式提升输出功率 |
3.1.4 小结 |
3.2 基于施加应力梯度的功率提升方案 |
3.2.1 系统设计 |
3.2.2 结果与讨论 |
3.2.3 小结 |
3.3 基于长锥形光纤的功率提升方案 |
3.3.1 系统设计 |
3.3.2 结果与讨论 |
3.3.3 小结 |
3.4 基于国产长锥形光纤的高功率窄线宽光纤激光器 |
3.4.1 系统设计 |
3.4.2 结果与讨论 |
3.4.3 小结 |
3.5 基于新型种子源的高功率窄线宽线偏振光纤激光器 |
3.5.1 系统设计 |
3.5.2 结果与讨论 |
3.5.3 小结 |
3.6 总结 |
第四章 高功率窄线宽线偏振脉冲光纤激光研究 |
4.1 高峰值功率窄线宽线偏振纳秒脉冲激光器 |
4.1.1 系统设计 |
4.1.2 结果与讨论 |
4.1.3 小结 |
4.2 基于施加应力梯度的峰值功率提升方案 |
4.2.1 系统设计 |
4.2.2 结果与讨论 |
4.2.3 小结 |
4.3 基于长锥形光纤的峰值功率提升方案 |
4.3.1 系统设计 |
4.3.2 结果与讨论 |
4.3.3 小结 |
4.4 高平均功率窄线宽线偏振纳秒脉冲光纤激光器 |
4.4.1 系统设计 |
4.4.2 结果与讨论 |
4.4.3 小结 |
4.5 总结 |
第五章 高功率线偏振双/多频光纤激光及其时频调控研究 |
5.1 高功率线偏振双频准连续光纤激光及其时频调控 |
5.1.1 搭载射频信号的双频准连续光纤激光 |
5.1.2 高功率双频准连续光纤激光系统 |
5.1.3 结果与讨论 |
5.2 高功率线偏振多频脉冲光纤激光及其时频调控 |
5.2.1 搭载射频信号的多频脉冲光纤激光 |
5.2.2 高功率多频脉冲光纤激光系统 |
5.2.3 结果与讨论 |
5.2.4 小结 |
5.2.5 小结 |
5.3 总结 |
第六章 总结与展望 |
6.1.1 论文主要研究内容和相关成果 |
6.1.2 论文主要创新点 |
6.1.3 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(8)全光交换关键器件和光纤传感器的研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 窄线宽光纤激光器的研究意义与实现结构 |
1.2.1. 窄线宽光纤激光器发展现状 |
1.2.2. 窄线宽光纤激光器常用结构 |
1.3 光纤法布里珀罗传感器研究现状与实现结构 |
1.3.1. 空气腔F-P光纤传感器结构 |
1.3.2. 混合腔型F-P光纤传感器 |
1.3.3. 空气腔F-P光纤传感器的制作工艺 |
1.4 基于光电振荡器的光纤传感系统 |
1.4.1. 光电振荡器传感系统的研究现状 |
1.4.2. 光电振荡器传感系统实现的常用结构 |
1.4.3. 光电振荡器传感系统中的光纤光栅 |
1.5 本论文的主要研究内容与成果 |
2 基于光纤光栅的窄线宽光纤激光器的研究 |
2.1 引言 |
2.2 光纤光栅耦合模理论 |
2.3 光纤光栅的制作 |
2.4 光纤光栅多腔F-P结构理论研究与仿真 |
2.4.1. 光纤光栅单腔F-P结构理论与仿真 |
2.4.2. 光纤光栅双腔F-P结构理论与仿真 |
2.5 非对称双腔窄线宽光纤激光器的实验研究 |
2.5.1. 激光器的结构与实验实现 |
2.5.2. 激光器的输出特性分析 |
2.6 本章小结 |
3 法布里珀罗光纤干涉仪的理论研究 |
3.1 引言 |
3.2 法布里珀罗干涉仪基本理论 |
3.2.1. 空气腔F-P光纤干涉仪理论模型 |
3.2.2. 空气腔F-P光纤干涉仪光谱特性分析 |
3.2.3. 液体腔F-P光纤干涉仪 |
3.3 渐变折射率多模光纤基本理论简介 |
3.3.1. 渐变折射率光纤理论模型 |
3.3.2. 基于渐变折射率光纤的F-P光纤干涉仪光谱特性分析 |
3.4 本章小结 |
4 基于法布里珀罗光纤干涉仪的传感器 |
4.1 引言 |
4.2 基于反射面为弧面的法布里-珀罗光纤干涉仪的基本理论 |
4.2.1. 理论模型 |
4.2.2. 传输特性分析 |
4.2.3. 光谱特性分析 |
4.3 基于光纤端面为弧面的GIF-FPI传感器 |
4.3.1. GIF-FPI的制作 |
4.3.2. 基于GIF-FPI结构的光纤传感器实验 |
4.4 本章小结 |
5 基于光纤光栅F-P滤波器的光电振荡器传感系统 |
5.1 引言 |
5.2 基于光纤光栅窄带滤波器的光电振荡器原理 |
5.3 光纤光栅F-P滤波器 |
5.3.1. 光纤光栅F-P滤波器理论模型 |
5.3.2. 带有空气间隙的光纤光栅F-P滤波器的研究 |
5.4 基于光纤光栅F-P滤波器的光电振荡器传感系统的原理 |
5.5 基于光纤光栅F-P滤波器光电振荡器传感系统的实验 |
5.6 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本论文主要研究成果 |
6.2 下一步要展开的工作 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)980nm全光纤掺镱光纤振荡器及放大器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 980 nm掺镱光纤激光器研究意义及研究进展概况 |
1.1.1 980 nm连续光纤振荡器的研究进展 |
1.1.2 980 nm脉冲光纤振荡器研究进展 |
1.1.3 980 nm光纤放大器研究进展 |
1.2 本论文主要研究内容 |
第2章 980 nm掺镱光纤振荡器及放大器相关理论 |
2.1 980 nm掺镱光纤振荡器中需要解决的关键性问题 |
2.2 几种锁模方式的原理 |
2.2.1 非线性偏振旋转锁模原理 |
2.2.2 SESAM锁模的基本原理及特性参数 |
2.3 锁模光纤激光器的理论分析 |
2.3.1 脉冲在普通光纤中的传输特性方程 |
2.3.2 脉冲在增益光纤中传输特性方程 |
2.4 光纤激光器锁模方程 |
2.5 掺镱光纤放大器的基本理论 |
2.5.1 980 nm脉冲光纤放大器的理论研究 |
2.5.2 最佳增益光纤长度 |
2.5.3 脉冲放大过程的色散及非线性效应 |
2.6 本章小结 |
第3章 980 nm全光纤NPR锁模掺镱光纤振荡器及放大器实验研究 |
3.1 980 nm全光纤NPR锁模掺镱光纤振荡器实验研究 |
3.1.1 980 nm锁模振荡器增益光纤长度的实验研究 |
3.1.2 980 nm全光纤NPR锁模掺镱光纤振荡器实验结果及分析 |
3.2 980 nm全光纤掺镱光纤放大器实验研究 |
3.3 本章小结 |
第4章 980 nm全光纤SESAM锁模掺镱光纤振荡器及放大器实验研究 |
4.1 980 nm全光纤SESAM锁模光纤振荡器实验研究 |
4.1.1 实验装置图 |
4.1.2 实验结果与讨论 |
4.2 980 nm全光纤SESAM锁模放大器 |
4.3 本章小结 |
第5章 基于SESAM和NPR相结合的 980 nm全光纤锁模振荡器及放大器实验研究 |
5.1 SESAM和NPR锁模的特点 |
5.2 基于SESAM和NPR相结合的全光纤 980 nm锁模光纤振荡器理论模拟及实验研究 |
5.2.1 实验装置 |
5.2.2 基于NPR和SESAM相结合的 980 nm全光纤锁模振荡器理论模拟 |
5.2.3 实验结果及分析 |
5.3 980 nm全光纤放大器实验研究 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
申请国家发明专利和实用新型专利 |
致谢 |
(10)大功率掺铥光纤激光器中受激布里渊散射特性的研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 掺铥光纤激光器的研究背景和意义 |
1.2 大功率掺铥光纤激光器的特点 |
1.3 国内外研究现状 |
1.4 论文主要工作 |
2 大功率掺铥光纤激光器理论基础 |
2.1 MOPA结构的掺铥光纤激光器 |
2.2 掺铥光纤 |
2.2.1 铥元素的特性 |
2.2.2 包层掺杂光纤结构 |
2.2.3 掺杂浓度 |
2.2.4 光纤损耗 |
2.3 腔镜 |
2.3.1 F-P腔 |
2.3.2 光纤光栅腔 |
2.3.3 环形腔 |
2.4 泵浦源 |
2.4.1 泵浦源选择 |
2.4.2 半导体激光器的耦合 |
2.4.3 激光器的主要性能参量 |
2.5 放大结构 |
2.6 本章小结 |
3 大功率下受激布里渊散射对激光器的影响 |
3.1 光纤中的非线性效应 |
3.2 受激布里渊散射 |
3.3 大功率光纤激光器中热效应的影响 |
3.4 本章小结 |
4 大功率掺铥双包层光纤激光器模型研究 |
4.1 掺铥光纤激光器的数学模型 |
4.1.1 速率方程和传输方程 |
4.1.2 受激布里渊散射的耦合方程 |
4.1.3 布里渊阈值和温度的关系 |
4.1.4 修正后的传输方程 |
4.2 数值计算方法 |
4.2.1 龙格-库塔法 |
4.2.2 牛顿迭代法 |
4.3 仿真数值分析 |
4.3.1 仿真初始值设定 |
4.3.2 大功率掺铥光纤激光器仿真 |
4.3.3 计算结果和分析 |
4.4 实验验证 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
四、Characteristics Measurement of AFLM-Grating Cavity WDM Fiber Laser(论文参考文献)
- [1]多点式光纤激光超声换能与自适应FBG超声探测的研究[D]. 李苑. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]基于光纤激光器频率分裂的双折射测量方法研究[D]. 陈恺. 合肥工业大学, 2021(02)
- [3]基于安培力和磁力的光纤激光磁场传感器[D]. 程炜仁. 暨南大学, 2020(08)
- [4]二维纳米杂化材料的湿化学法合成及相关性能研究[D]. 张林飞. 深圳大学, 2020(10)
- [5]高效率柱矢量光纤激光器[D]. 李宏勋. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]窄线宽单频光纤激光器噪声及应用研究[D]. 周开军. 华南理工大学, 2019(06)
- [7]高功率高光束质量窄线宽线偏振光纤激光技术研究[D]. 黄龙. 国防科技大学, 2019(01)
- [8]全光交换关键器件和光纤传感器的研究[D]. 杨宇光. 北京交通大学, 2018(12)
- [9]980nm全光纤掺镱光纤振荡器及放大器的研究[D]. 姚毅飞. 北京工业大学, 2015(03)
- [10]大功率掺铥光纤激光器中受激布里渊散射特性的研究[D]. 戚涛. 北京交通大学, 2014(06)