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布里渊放大噪声抑制与双信号竞争放大研究

作　者: 方文磊
导　师: 何伟明
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 布里渊放大噪声抑制微弱光信号放大双信号布里渊放大
分类号: O437.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

针对诸如激光对潜通信、白天工作的激光雷达等具有强背景的微弱激光信号探测技术难题,提出了利用布里渊放大技术来提高探测灵敏度、提高通信信号信噪比的新思路。布里渊放大技术具有窄的增益带宽、高的放大倍率、光路简单等优点,是放大微弱光信号的有效方案。单纯增加泵浦光能量可以提高信号光的放大率,同时也会增大噪声。基于以上背景,本文研究了一种单泵浦、双信号布里渊放大方案,即利用非共线的强信号光抑制布里渊放大器中的噪声,再使共线的微弱光信号得到高倍率放大,从而提高通信信号信噪比。本文首先介绍了受激布里渊散射的基本物理过程,推导了布里渊放大的耦合波方程组,在此基础上考虑了平面波近似和慢变振幅近似,建立了一般布里渊放大的理论模型和包含噪声的布里渊放大理论模型。然后研究了布里渊放大器中后向放大的自发布里渊散射(ABS噪声)特性及其抑制。建立了ABS噪声的物理模型,分析了它的产生机理、空间分布情况,实验研究了ABS噪声与泵浦光的关系、波形特点等。接着实验研究了共线信号光对ABS噪声的抑制规律。发现信号光与噪声相互竞争放大,当信号光增大时,噪声强度变小,而且噪声的脉宽随之变窄。这为单泵浦、双信号布里渊放大方案提供了理论和实验基础。最后研究了双信号入射情况下两个信号光之间竞争放大的关系以及此时噪声抑制情况。为了得到高的放大率和信噪比,使共线微弱信号光先入射、非共线强信号光后入射。主要研究了非共线信号对共线信号和ABS噪声的影响。得出了对于该方案中弱信号放大的最有利的条件,可以实现对～10-6mJ的弱信号放大约106倍。如果考虑使信噪比最大,能够将10-6mJ的共线小信号放大105倍,同时将ABS噪声削减为原来的1%左右。实现了对微弱光信号低噪声条件下的布里渊放大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8
  1.2 国内外布里渊放大技术的研究现状  8-15
    1.2.1 布里渊放大理论研究进展  9-12
    1.2.2 布里渊放大技术研究进展  12-15
  1.3 本论文研究的内容  15-16
第2章布里渊放大理论模型  16-25
  2.1 引言  16
  2.2 受激布里渊散射的一般描述  16-18
  2.3 受激布里渊散射的耦合波理论  18-20
  2.4 布里渊放大的物理模型  20-21
    2.4.1 一般布里渊放大的物理模型  20-21
    2.4.2 包含噪声的布里渊放大物理模型  21
  2.5 布里渊放大的数值模型  21-24
  2.6 本章小结  24-25
第3章布里渊放大器噪声特点及其抑制研究  25-36
  3.1 引言  25
  3.2 ABS噪声的特点  25-29
    3.2.1 ABS噪声的物理模型  25-28
    3.2.2 ABS噪声的波形  28-29
  3.3 ABS噪声抑制研究  29-34
    3.3.1 理论研究  29-30
    3.3.2 实验研究  30-34
  3.4 本章小结  34-36
第4章布里渊放大器中双信号竞争放大研究  36-44
  4.1 引言  36
  4.2 延迟时间、夹角对布里渊放大器特性的影响  36-39
    4.2.1 理论研究延迟时间对布里渊放大的影响  36-37
    4.2.2 信号光与泵浦光夹角对布里渊放大的影响  37-39
  4.3 双信号竞争放大研究  39-43
    4.3.1 非共线信号对共线信号放大的影响  40-42
    4.3.2 非共线信号对噪声的抑制作用  42-43
  4.4 本章小结  43-44
结论  44-45
参考文献  45-52
致谢  52

布里渊放大噪声抑制与双信号竞争放大研究

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