激光器线宽测量及腔外性能改善分析-analysis of laser linewidth measurement and improvement of out-of-cavity performance.docxVIP
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激光器线宽测量及腔外性能改善分析-analysis of laser linewidth measurement and improvement of out-of-cavity performance
承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名:日期:摘要随着激光技术的飞速发展,kHz甚至更低量级的窄线宽半导体激光器在相干通信、高分辨光谱学、波分复用、光纤传感等领域的应用前景非常广泛,如何改善已有半导体激光器的性能,稳定激光器的频率,减小激光器线宽成为研究的热点。另外,为了评估激光器在系统中的性能,如何实现激光器线宽的精确测量显得非常重要。本文主要内容和创新点包括以下几点:1、本文首先分析了半导体激光器线宽及线宽测量理论,研究了基于马赫曾德调制器(MZM)的延时自外差线宽测量法。通过公式推导,实验论证,用MZM的载波抑制调制替代传统声光调制器(AOM)单边带调制,实现了线宽的测量,并与AOM的测量方案进行了实验对比,测量数据充分表明了该方案的可行性。同时,针对实测线宽随着延时光纤的增加而增加的现象,进行了分析。2、根据应用领域对半导体激光器相干性的高要求,分析了外腔反馈控制半导体激光器的反馈方法:光反馈与电反馈。在分析了常见的电反馈稳频方法如兰姆凹陷稳频、分子饱和吸收稳频、光纤干涉仪稳频、F-P谐振腔稳频后,研究了π相移光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating,FBG)作为鉴频器的激光稳频系统,对其耦合模理论进行了理论推导,对鉴频特性完成了仿真分析,通过优化参数得到其反射谱带宽为4MHz,满足高灵敏度鉴频器的要求,能为反馈电路提供高信噪比的误差反馈信号。3、最后对基于π相移光纤布拉格光栅的稳频系统进行了整体设计,并讨论了反馈控制电路各部分,包括光电接收模块、本振驱动电路、相位鉴别模块、反馈控制模块的设计情况。关键词:窄线宽半导体激光器,线宽测量,外腔反馈控制,π相移光纤布拉格光栅ABSTRACTWiththerapiddevelopmentoflasertechnology,semiconductorlaserwithanarrowline-width,onkHzordersofmagnitudeorevenless,hasaverybroadapplicationprospectsinthefieldofcoherentcommunications,high-resolutionspectroscopy,wavelengthdivisionmultiplexing,opticalfibersensingandsoon.Thusimprovingtheexistingsemiconductorlaser’sperformance,stabilizingthefrequencyofthelaser,aswellasreducingthelaserline-widthhasbecomeahotresearch.Further,accuratemeasurementofthelaserline-widthisrequiredtocharacterizethesystemperformance.Themaincontributionandinnovationofthisdissertationareasfollows:1.First,thispaperelaboratesthesemiconductorlaserline-widththeoryandanalyzestheadvantagesanddisadvantagesofthetraditionalline-widthmeasurementapproaches.Andthispaperoriginallyproposedthedelayedself-heterodyneline-widthmeasurementmethodbasedontheMach-Zehndermodulator(MZM).Bothofformuladerivationandexperimentaldemonstrationarepresented.TheutilizationofMZM’scarriersuppressionmodulationsubstitutestraditionalacousto-opticmodulator’s(AOM)single-sidebandmodulation.Themeasurementdataresultfromexperimentalcomparisonhasfullydemonstrat
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