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用于全光纤调Q激光器的波导声光调制器的研究

作　者: 范国芳
导　师: 宁继平
学　校: 天津大学
专　业: 物理电子学
关键词: 高速波导声光调制器 衍射效率 开关时间 光纤与波导耦合
分类号: TN248
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 241次
引　用: 3次
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内容摘要


高速波导声光调制器,由于具有开关速度快、体积小、插入损耗小、驱动功率低、机械稳定度高、设计灵活方便、便于集成等优点,成为全光纤调Q激光器中最佳的开关器件之一,而且这种调制器还可用在高速光通信领域中。本文对高速波导声光调制器进行了系统的研究,并且进行了掺镱全光纤激光器的实验研究。论文主要的工作重点和创新性为以下几个方面:1、建立了一套波导声光调制器设计理论,对声光调制器各设计参数、波导声光互作用的重叠积分、声波导、光波导、总体结构以及光纤与波导耦合等方面进行了研究。设计了一种新型高速波导声光调制器,其开关速度能进入70ns以内,超过目前国际上这一领域的水平。2、首次利用声表面波衍射模型来分析波导声光器件的带宽和衍射效率间的关系,得出了异于其他模型分析的结论。人们普遍认为:波导声光器件不可能同时获得大的带宽和高的衍射效率(利用耦合模理论模型),但是我们的理论模型发现在一定的条件下波导声光器件可同时获得大的带宽和高的衍射效率。3、提出了一种分析光波导的改进型光线近似法。基于光线近似法,结合有效折射率法,发展出改进型光线近似法,用来分析设计三维的单模光波导。与其他方法相比,该方法简单,不需要大量复杂的运算。4、提出了一种新的分析设计锥形波导的方法。该方法可以用来分析设计不同形状函数的锥形波导。与其他方法相比,该方法简单而又实用。5、首次发现,小的波导模场椭圆度并不总意味低的光纤与波导的耦合损耗。通过分析光纤与波导耦合损耗的根源,研究波导模场的椭圆度和不对称度对光纤与波导模场失配耦合损耗的影响,发现小的波导模场不对称度就意味着低的耦合损耗,但与普遍看法不一样的是小的波导模场椭圆度并不总是带来低的耦合损耗。6、掺镱全光纤激光器的实验研究。分别进行了连续掺镱全光纤激光器、声光调Q掺镱全光纤激光器、主被动混合调Q掺镱全光纤激光器以及自调Q掺镱全光纤激光器的实验研究。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-21
  1.1 引言  8-10
  1.2 包层泵浦调Q光纤激光器的概述与发展  10-11
  1.3 光纤激光器调Q技术的概述  11-15
  1.4 波导声光调制器国内外研究现状以及意义  15-18
  1.5 课题来源和本论文的主要研究内容以及创新点  18-21
第二章 波导声光调制器基本原理  21-37
  2.1 声表面波  21-23
  2.2 光波导中的导波  23-26
  2.3 表面波声光效应  26-28
  2.4 叉指换能器的基本特性与制作  28-32
  2.5 波导声光调制原理  32-37
    2.5.1 波导声光器件的衍射效率  34-35
    2.5.2 波导声光器件的带宽  35-36
    2.5.3 波导声光器件的响应时间  36-37
第三章 波导声光调制器的研究  37-70
  3.1 波导声光器件的重叠积分  37-42
  3.2 非共线波导声光器件主要参数的讨论与设计  42-47
  3.3 波导声光器件声波导厚度的分析与设计  47-50
  3.4 非共线波导声光互作用中布拉格带宽与声孔径关系  50-53
  3.5 光波导的研究  53-69
    3.5.1 光波导的制作技术以及折射率和模场分布  54-59
    3.5.2 改进的光线近似法对三维光波导的分析与设计  59-64
    3.5.3 锥形波导的分析与设计  64-69
  3.6 新型波导声光调制器的结构  69-70
第四章 光纤与波导的耦合  70-80
  4.1 光纤与波导耦合概述  70-71
  4.2 光纤与波导耦合分析  71-75
    4.2.1 光纤与波导的耦合效率  71
    4.2.2 模场失配对耦合效率的影响  71-72
    4.2.3 数值孔径对耦合效率的影响  72
    4.2.4 位移偏移对耦合效率的影响  72-75
  4.3 光波导模场椭圆度和对称度对模场失配耦合损耗的影响  75-79
  4.4 光纤与波导的端对端粘结耦合法  79-80
第五章 掺镱双包层光纤激光器的实验研究  80-105
  5.1 掺镱双包层光纤激光器的基本原理  80-98
    5.1.1 掺镱双包层光纤  80-84
    5.1.2 双包层光纤激光器的谐振腔  84-87
    5.1.3 双包层光纤激光器的泵浦耦合方式  87-91
    5.1.4 双包层光纤激光器的原理  91-95
    5.1.5 调Q光纤激光器的原理  95-98
  5.2 掺镱全光纤激光器的实验研究  98-105
    5.2.1 连续掺镱全光纤激光器的实验研究  98-100
    5.2.2 声光调Q掺镱全光纤激光器的实验研究  100-102
    5.2.3 主被动混合调Q掺镱全光纤激光器的实验研究  102-103
    5.2.4 自调Q掺镱全光纤激光器的实验研究  103-105
参考文献  105-117
发表论文和科研情况说明  117-120
致谢  120

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光器
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