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双光子自相关皮秒脉冲检测研究

作　者: 颜微子
导　师: 邬劭轶
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学
关键词: 双光子自相关皮秒非线性效应
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着激光锁模技术的不断发展,激光脉冲的宽度越来越窄,从而得到了越来越广泛的应用,这就要求脉冲测量手段不断提高。为了准确研究超短脉冲,长期以来,人们已经形成了二阶自相关法、频率分辨光学开关法(FROG)、自参考光谱位相相干电场重建法(SPIDER)等测量方法,并各具特点。本文详细阐述了超短脉冲的常用测量技术,对其优缺点进行了比较分析。针对常用方法的不足,结合近些年来双光子效应的研究成果,我们采用双光子探测器取代常用的非线性晶体,并首次利用光纤延迟取代空间光路延迟,综合了非线性光纤光学、光无源器件的应用、光电转换、模拟电路、单片机等知识,设计出了一套全光纤超短脉冲测量系统。本系统的主要原理是:把入射光分为两束,让其中一束光通过一个可调光纤延迟线,再把这两束具有相同幅度并延时重合的光合路后送进双光子探测器,该探测器同时吸收两个光子发生双光子效应从而产生电流信号,且其大小与双光子自相关信号的强度成正比。调节延迟时间,自相关信号以及电流信号的大小都将随之而改变,从而得到自相关曲线。对自相关曲线进行必要的处理与计算便可得到对应的脉冲宽度。与传统的测量方法和仪器相比,本系统采用全光纤结构延迟,使其结构更加紧凑;采用双光子探测器,使其应用更加便捷,并能测量更低功率脉冲的脉宽。本文内容主要做以下编排:(1)在第一章和第二章系统地介绍了超短脉冲常用的几种测量技术,并对这些测量技术的优缺点进行了对比分析;(2)在第三章到七章阐述了双光子自相关皮秒脉冲检测系统的基本原理,并对系统方案进行了详细的分析和设计;(3)在最后一部分对实验结果进行了深入的讨论,对实验误差进行了详尽的分析,并提出了进一步的改进方案。

全文目录

第一章引言  9-13
  1.1 超短脉冲概述  9-11
  1.2 超短脉冲的测量  11-12
  1.3 课题来源及所做的主要工作  12-13
第二章超短脉冲常用测量技术  13-24
  2.1 二阶自相关法  13-16
    2.1.1 二阶自相关的基本原理  14-15
    2.1.2 自相关仪  15-16
  2.2 频率分辨光学开关法(FR0G)  16-21
    2.2.1 脉冲迭代算法  17-18
    2.2.2 光开关函数  18-21
  2.3 自参考光谱位相相干电场重建法(SPIDER)  21-23
  2.4 几种方法的比较  23-24
第三章双光子自相关测量系统的原理  24-26
第四章光路部分的分析与设计  26-37
  4.1 光纤选型分析  26-31
    4.1.1 色散展宽分析  26-29
    4.1.2 非线性效应分析  29-31
  4.2 光纤连接器  31-33
  4.3 耦合器/分路器  33-34
  4.4 VOD  34-36
  4.5 VOA  36-37
第五章皮秒脉冲在光纤中的传输  37-40
第六章电路部分的分析与设计  40-53
  6.1 光电探测器类型及其工作原理  40-42
    6.1.1 PD 的工作原理及其主要特性  40-41
    6.1.2 双光子探测器的主要原理  41-42
  6.2 前置放大电路  42-45
    6.2.1 前置放大电路概述  42-44
    6.2.2 前置放大电路设计  44-45
  6.3 主放  45-47
    6.3.1 主放的设计  45-46
    6.3.2 参数计算  46-47
  6.4 单片机外围电路设计  47-53
    6.4.1 ADuC814 的结构及原理  47-48
    6.4.2 通信接口及软件设计  48-53
      6.4.2.1 RS-232C 通信接口  49-50
      6.4.2.2 通信接口电路设计  50-53
第七章系统抗干扰设计  53-56
  7.1 干扰对系统产生的影响  53-54
  7.2 系统的硬件抗干扰措施  54-55
    7.2.1 电源的抗干扰设计  54
    7.2.2 采取合理的接地技术  54-55
  7.3 软件抗干扰设计  55-56
第八章结论  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
附录  63-76
作者攻硕期间取得的成果  76

双光子自相关皮秒脉冲检测研究

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